EMCAL/AliEMCALGeometry.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$*/
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Geometry class  for EMCAL : singleton
  20 // EMCAL consists of layers of scintillator and lead
  21 // Places the the Barrel Geometry of The EMCAL at Midrapidity
  22 // between 0 and 120 degrees of Phi and
  23 // -0.7 to 0.7 in eta
  24 // Number of Modules and Layers may be controlled by
  25 // the name of the instance defined
  26 // EMCALArch2x has more modules along both phi and eta
  27 // EMCALArchxa has less Layers in the Radial Direction
  28 //*-- Author: Sahal Yacoob (LBL / UCT)
  29 //     and  : Yves Schutz (SUBATECH)
  30 //     and  : Jennifer Klay (LBL)
  31
  32 // --- ROOT system ---
  33
  34 // --- Standard library ---
  35
  36 #include <iostream.h>
  37
  38 // --- AliRoot header files ---
  39 #include <TMath.h>
  40 // -- ALICE Headers.
  41 #include "AliConst.h"
  42 // --- EMCAL headers
  43 #include "AliEMCALGeometry.h"
  44
  45 ClassImp(AliEMCALGeometry);
  46
  47 AliEMCALGeometry *AliEMCALGeometry::fgGeom = 0;
  48 Bool_t            AliEMCALGeometry::fgInit = kFALSE;
  49
  50 //______________________________________________________________________
  51 AliEMCALGeometry::~AliEMCALGeometry(void){
  52     // dtor
  53 }
  54 //______________________________________________________________________
  55 void AliEMCALGeometry::Init(void){
  56     // Initializes the EMCAL parameters
  57
  58     fgInit = kFALSE; // Assume failer untill proven otherwise.
  59
  60     TString name(GetName()) ;
  61
  62     if( name != "EMCALArch1a" &&
  63         name != "EMCALArch1b" &&
  64         name != "EMCALArch2a" &&
  65         name != "EMCALArch2b"  ){
  66       cerr << "ERROR: " << ClassName() << "::Init -> " << name.Data()
  67            << " is not a known geometry (choose among EMCALArch1a, EMCALArch1b, EMCALArch2a and EMCALArch2b)"
  68            << endl ;
  69       abort() ;
  70     } // end if
  71     //
  72     if ( name == "EMCALArch1a"  ||
  73          name == "EMCALArch1b" ) {
  74         fNZ         = 96;
  75         fNPhi       = 144;
  76     } // end if
  77     if ( name == "EMCALArch2a"  ||
  78          name, "EMCALArch2b" ) {
  79         fNZ         = 112;
  80         fNPhi       = 168;
  81     } // end if
  82     if ( name == "EMCALArch1a"  ||
  83          name == "EMCALArch2a" ) {
  84         fNLayers    = 21;
  85     } // end if
  86     if ( name == "EMCALArch1b"  ||
  87          name == "EMCALArch2b" ) {
  88         fNLayers    = 25;
  89     } // end if
  90
  91     // geometry
  92     fAirGap         = 5.0; // cm, air gap between EMCAL mother volume and
  93                            // active material.
  94     fAlFrontThick   = 3.18; // cm, Thickness of front Al layer
  95     fPbRadThickness = 0.5; // cm, Thickness of theh Pb radiators.
  96     fPreShowerSintThick = 0.6; // cm, Thickness of the sintilator for the
  97                                // preshower part of the calorimeter
  98     fFullShowerSintThick = 0.5; // cm, Thickness of the sintilator for the
  99                                 // full shower part of the calorimeter
 100     fArm1PhiMin     =  60.0; // degrees, Starting EMCAL Phi position
 101     fArm1PhiMax     = 180.0; // degrees, Ending EMCAL Phi position
 102     fArm1EtaMin     = -0.7; // pseudorapidity, Starting EMCAL Eta position
 103     fArm1EtaMax     = +0.7; // pseudorapidity, Ending EMCAL Eta position
 104     fIPDistance     = 454.0; // cm, Radial distance to inner surface of EMCAL
 105     fShellThickness = GetAlFrontThickness() + 2.*GetPreSintThick() +
 106         (fNLayers-2)*GetFullSintThick()+(fNLayers-1)*GetPbRadThick();
 107     //below; cm, Z lenght of the EMCAL.
 108     fZLength        = 2.*ZFromEtaR(fIPDistance+fShellThickness,fArm1EtaMax);
 109     fEnvelop[0]     = fIPDistance; // mother volume inner radius
 110     fEnvelop[1]     = fIPDistance + fShellThickness; // mother volume outer r.
 111     fEnvelop[2]     = 1.00001*fZLength; // add some padding for mother volume.
 112     fGap2Active     = 1.0;  // cm, Gap between
 113     fgInit = kTRUE;
 114 }
 115 //______________________________________________________________________
 116 AliEMCALGeometry *  AliEMCALGeometry::GetInstance(){
 117   // Returns the pointer of the unique instance
 118
 119   return static_cast<AliEMCALGeometry *>( fgGeom ) ;
 120 }
 121 //______________________________________________________________________
 122 AliEMCALGeometry* AliEMCALGeometry::GetInstance(const Text_t* name,
 123                                                 const Text_t* title){
 124     // Returns the pointer of the unique instance
 125
 126     AliEMCALGeometry * rv = 0;
 127     if ( fgGeom == 0 ) {
 128         if ( strcmp(name,"") == 0 ) rv = 0;
 129         else {
 130             fgGeom = new AliEMCALGeometry(name, title);
 131             if ( fgInit ) rv = (AliEMCALGeometry * ) fgGeom;
 132             else {
 133                 rv = 0;
 134                 delete fgGeom;
 135                 fgGeom = 0;
 136             } // end if fgInit
 137         } // end if strcmp(name,"")
 138     }else{
 139         if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 140             cout << "AliEMCALGeometry <E> : current geometry is "
 141                  << fgGeom->GetName() << endl
 142                  << "                      you cannot call     " << name
 143                  << endl;
 144         }else{
 145             rv = (AliEMCALGeometry *) fgGeom;
 146         } // end if
 147     }  // end if fgGeom
 148     return rv;
 149 }
 150 //______________________________________________________________________
 151 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndex(Int_t ieta,Int_t iphi,Int_t ipre) const {
 152     // Returns the tower index number from the based on the Z and Phi
 153     // index numbers. There are 2 times the number of towers to separate
 154     // out the full towsers from the pre-towsers.
 155     // Inputs:
 156     //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 157     //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 158     //   Int_t ipre  // 0 = Full tower, 1 = Pre-shower tower only. [0,1]
 159     // Outputs:
 160     //   none.
 161     // Returned
 162     // Int_t the absoulute tower index. [1-2*fNZ*fNPhi]
 163     Int_t index;
 164
 165     if((ieta<=0 || ieta>GetNEta()) || (iphi<=0 || iphi>GetNPhi()) ||
 166        (ipre<0 || ipre>1) ){
 167         cout << "inputs out of range ieta=" << ieta << " [1-" << GetNEta();
 168         cout << "] iphi=" << iphi << " [1-" << GetNPhi() << "] ipre=";
 169         cout << ipre << "[0,1]. returning -1" << endl;
 170         return -1;
 171     } // end if
 172     index = iphi + GetNPhi()*(ieta-1) + ipre*(GetNPhi()*GetNEta());
 173     return index;
 174 }
 175 //______________________________________________________________________
 176 void AliEMCALGeometry::TowerIndexes(Int_t index,Int_t &ieta,Int_t &iphi,
 177                                     Int_t &ipre) const {
 178     // given the tower index number it returns the based on the Z and Phi
 179     // index numbers and if it is for the full tower or the pre-tower number.
 180     // There are 2 times the number of towers to separate
 181     // out the full towsers from the pre-towsers.
 182     // Inputs:
 183     //   Int_t index // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 184     // Outputs:
 185     //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 186     //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 187     //   Int_t ipre  // 0 = Full tower, 1 = Pre-shower tower only. [0,1]
 188     // Returned
 189     //   none.
 190     Int_t itowers;
 191
 192     itowers = GetNEta()*GetNPhi();
 193     if(index<1 || index>2*itowers){
 194         cout << "index=" << index <<" is out of range [1-";
 195         cout << 2*itowers << "], returning -1 for all." << endl;
 196         ieta = -1; iphi = -1; ipre = -1;
 197         return ;
 198     } // end if
 199     ipre = 0;
 200     if(index>itowers){ // pre shower indexs
 201         ipre = 1;
 202         index = index - itowers;
 203     } // end if
 204     ieta = 1+ (Int_t)((index-1)/GetNPhi());
 205     iphi = index - GetNPhi()*(ieta-1);
 206     return;
 207 }
 208 //______________________________________________________________________
 209 void AliEMCALGeometry::EtaPhiFromIndex(Int_t index,Float_t &eta,Float_t &phi) const {
 210     // given the tower index number it returns the based on the eta and phi
 211     // of the tower.
 212     // Inputs:
 213     //   Int_t index // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 214     // Outputs:
 215     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 216     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 217     // Returned
 218     //   none.
 219     Int_t ieta,iphi,ipre;
 220     Double_t deta,dphi,phid;
 221
 222     TowerIndexes(index,ieta,iphi,ipre);
 223     deta = (GetArm1EtaMax()-GetArm1EtaMin())/((Float_t)GetNEta());
 224     eta  = GetArm1EtaMin() + (((Float_t)ieta)-0.5)*deta;
 225     dphi = (GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())/((Float_t)GetNPhi());  // in degrees.
 226     phid = GetArm1PhiMin() + dphi*((Float_t)iphi -0.5);//iphi range [1-fNphi].
 227     phi  = phid;
 228 }
 229 //______________________________________________________________________
 230 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 231     // returns the tower index number based on the eta and phi of the tower.
 232     // Inputs:
 233     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 234     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 235     // Outputs:
 236     //   none.
 237     // Returned
 238     //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 239     Int_t ieta,iphi;
 240
 241     ieta = 1 + (Int_t)(((Float_t)GetNEta())*(eta-GetArm1EtaMin())/
 242                   (GetArm1EtaMax() - GetArm1EtaMin()));
 243     if(ieta<=0 || ieta>GetNEta()){
 244         cout << "TowerIndexFromEtaPhi:";
 245         cout << "ieta = "<< ieta << " eta=" << eta << " is outside of EMCAL. etamin=";
 246         cout << GetArm1EtaMin() << " to etamax=" << GetArm1EtaMax();
 247         cout << " returning -1" << endl;
 248         return -1;
 249     } // end if
 250     iphi = 1 + (Int_t)(((Float_t)GetNPhi())*(phi-GetArm1PhiMin())/
 251                   ((Float_t)(GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())));
 252     if(iphi<=0 || iphi>GetNPhi()){
 253         cout << "TowerIndexFromEtaPhi:";
 254         cout << "iphi=" << iphi << " phi=" << phi << " is outside of EMCAL.";
 255         cout << " Phimin=" << GetArm1PhiMin() << " PhiMax=" << GetArm1PhiMax();
 256         cout << " returning -1" << endl;
 257         return -1;
 258     } // end if
 259     return TowerIndex(ieta,iphi,0);
 260 }
 261 //______________________________________________________________________
 262 Int_t AliEMCALGeometry::PreTowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 263     // returns the pretower index number based on the eta and phi of the tower.
 264     // Inputs:
 265     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 266     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 267     // Outputs:
 268     //   none.
 269     // Returned
 270     //   Int_t index // PreTower index number [fNZ*fNPhi-2*fNZ*fNPhi]
 271
 272     return GetNEta()*GetNPhi()+TowerIndexFromEtaPhi(eta,phi);
 273 }
 274 //______________________________________________________________________
 275 Bool_t AliEMCALGeometry::AbsToRelNumbering(Int_t AbsId, Int_t *relid) const {
 276     // Converts the absolute numbering into the following array/
 277     //  relid[0] = EMCAL Arm number 1:1
 278     //  relid[1] = 0  Not in Pre Shower layers
 279     //           = -1 In Pre Shower
 280     //  relid[2] = Row number inside EMCAL
 281     //  relid[3] = Column number inside EMCAL
 282     // Input:
 283     //   Int_t AbsId // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 284     // Outputs:
 285     //   Int_t *relid // array of 5. Discribed above.
 286     Bool_t rv  = kTRUE ;
 287     Int_t ieta=0,iphi=0,ipre=0,index=AbsId;
 288
 289     TowerIndexes(index,ieta,iphi,ipre);
 290     relid[0] = 1;
 291     relid[1] = 0;
 292     if(ipre==1)
 293       relid[1] = -1;
 294     relid[2] = ieta;
 295     relid[3] = iphi;
 296
 297     return rv;
 298 }
 299 //______________________________________________________________________
 300 void AliEMCALGeometry::PosInAlice(const Int_t *relid,Float_t &theta,
 301                                      Float_t &phi) const {
 302     // Converts the relative numbering into the local EMCAL-module (x, z)
 303     // coordinates
 304     Int_t ieta   = relid[2]; // offset along x axis
 305     Int_t iphi = relid[3]; // offset along z axis
 306     Int_t ipre = relid[1]; // indicates -1 preshower, or 0 full tower.
 307     Int_t index;
 308     Float_t eta;
 309
 310     if(ipre==-1) ipre = 1;
 311     index = TowerIndex(ieta,iphi,ipre);
 312     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 313     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 314
 315     return;
 316 }
 317
 318 //______________________________________________________________________
 319 void AliEMCALGeometry::XYZFromIndex(const Int_t *relid,Float_t &x,Float_t &y, Float_t &z) const {
 320     // given the tower relative number it returns the X, Y and Z
 321     // of the tower.
 322
 323     // Outputs:
 324     //   Float_t x  // x of center of tower in cm
 325     //   Float_t y  // y of center of tower in cm
 326     //   Float_t z  // z of centre of tower in cm
 327     // Returned
 328     //   none.
 329
 330     Float_t eta,theta, phi,cyl_radius,kDeg2Rad;
 331
 332     Int_t ieta   = relid[2]; // offset along x axis
 333     Int_t iphi = relid[3]; // offset along z axis
 334     Int_t ipre = relid[1]; // indicates -1 preshower, or 0 full tower.
 335     Int_t index;
 336
 337
 338     if(ipre==-1) ipre = 1;
 339     index = TowerIndex(ieta,iphi,ipre);
 340     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 341     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 342
 343
 344
 345     kDeg2Rad = TMath::Pi() / static_cast<Double_t>(180) ;
 346     cyl_radius = GetIPDistance()+ GetAirGap() ;
 347     x =  cyl_radius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) ;
 348     y =  cyl_radius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) ;
 349     z =  cyl_radius / TMath::Tan(theta * kDeg2Rad ) ;
 350
 351  return;
 352 }
 353
 354 //______________________________________________________________________
 355 /*
 356 Boot_t AliEMCALGeometry::AreNeighbours(Int_t index1,Int_t index2) const {
 357     // Returns kTRUE if the two towers are neighbours or not, including
 358     // diagonals. Both indexes are required to be either towers or preshower.
 359     // Inputs:
 360     //   Int_t index1  // index of tower 1
 361     //   Int_t index2  // index of tower 2
 362     // Outputs:
 363     //   none.
 364     // Returned
 365     //   Boot_t kTRUE if the towers are neighbours otherwise false.
 366     Boot_t anb = kFALSE;
 367     Int_t ieta1 = 0, ieta2 = 0, iphi1 = 0, iphi2 = 0, ipre1 = 0, ipre2 = 0;
 368
 369     TowerIndexes(index1,ieta1,iphi1,ipre1);
 370     TowerIndexes(index2,ieta2,iphi2,ipre2);
 371     if(ipre1!=ipre2) return anb;
 372     if((ieta1>=ieta2-1 && ieta1<=ieta2+1) && (iphi1>=iphi2-1 &&iphi1<=iphi2+1))
 373                                                                  anb = kTRUE;
 374     return anb;
 375 }
 376  */