ITS/AliITSsegmentationSDD.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 #include <Riostream.h>
  16 #include <TMath.h>
  17
  18 #include "AliITSsegmentationSDD.h"
  19 // #include "AliITS.h"
  20 #include "AliITSgeom.h"
  21 #include "AliITSgeomSDD.h"
  22 #include "AliITSCalibration.h"
  23 #include "AliITSCalibrationSDD.h"
  24 #include "AliITSresponseSDD.h"
  25 //////////////////////////////////////////////////////
  26 // Segmentation class for                           //
  27 // drift detectors                                  //
  28 //                                                  //
  29 //////////////////////////////////////////////////////
  30
  31 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDxDefault = 35085.;
  32 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDzDefault = 75264.;
  33 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDyDefault = 300.;
  34 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkPitchDefault = 294.;
  35 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkClockDefault = 40.;
  36 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkHalfNanodesDefault = 256;
  37 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkNsamplesDefault = 256;
  38
  39 ClassImp(AliITSsegmentationSDD)
  40 //----------------------------------------------------------------------
  41 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD(AliITSgeom* geom,
  42                                              AliITSCalibration *resp):
  43 fNsamples(0),
  44 fNanodes(0),
  45 fPitch(0),
  46 fTimeStep(0),
  47 fDriftSpeed(0){
  48   // constructor
  49    fGeom=geom;
  50    AliITSCalibrationSDD* sp = (AliITSCalibrationSDD*)resp;
  51    fDriftSpeed=sp->GetDriftSpeed();
  52    fCorr=0;
  53    SetDetSize(fgkDxDefault,fgkDzDefault,fgkDyDefault);
  54    SetPadSize(fgkPitchDefault,fgkClockDefault);
  55    SetNPads(fgkHalfNanodesDefault,fgkNsamplesDefault);
  56
  57 }
  58 //______________________________________________________________________
  59 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD() : AliITSsegmentation(),
  60 fNsamples(0),
  61 fNanodes(0),
  62 fPitch(0),
  63 fTimeStep(0),
  64 fDriftSpeed(0){
  65   // Default constructor
  66    fDriftSpeed=0;
  67    SetDetSize(fgkDxDefault,fgkDzDefault,fgkDyDefault);
  68    SetPadSize(fgkPitchDefault,fgkClockDefault);
  69    SetNPads(fgkHalfNanodesDefault,fgkNsamplesDefault);
  70
  71 }
  72
  73 //______________________________________________________________________
  74 void AliITSsegmentationSDD::Copy(TObject &obj) const {
  75   // protected method. copy this to obj
  76   AliITSsegmentation::Copy(obj);
  77   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fNsamples = fNsamples;
  78   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fNanodes = fNanodes;
  79   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fPitch = fPitch;
  80   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fTimeStep = fTimeStep;
  81   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fDriftSpeed = fDriftSpeed;
  82 }
  83
  84 //______________________________________________________________________
  85 AliITSsegmentationSDD& AliITSsegmentationSDD::operator=(const AliITSsegmentationSDD &source){
  86    // = operator
  87    if(this==&source) return *this;
  88    source.Copy(*this);
  89    return *this;
  90 }
  91
  92 //____________________________________________________________________________
  93 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD(const AliITSsegmentationSDD &source) :
  94     AliITSsegmentation(source),
  95 fNsamples(0),
  96 fNanodes(0),
  97 fPitch(0),
  98 fTimeStep(0),
  99 fDriftSpeed(0){
 100   // copy constructor
 101   source.Copy(*this);
 102 }
 103
 104 //----------------------------------------------------------------------
 105 void AliITSsegmentationSDD::Init(){
 106   // Standard initilisation routine
 107
 108    if(!fGeom) {
 109      Fatal("Init","the pointer to the ITS geometry class (AliITSgeom) is null\n");
 110      return;
 111    }
 112    AliITSgeomSDD *gsdd = (AliITSgeomSDD *) (fGeom->GetShape(3,1,1));
 113
 114    const Float_t kconv=10000.;
 115    fDz = 2.*kconv*gsdd->GetDz();
 116    fDx = kconv*gsdd->GetDx();
 117    fDy = 2.*kconv*gsdd->GetDy();
 118 }
 119
 120 //----------------------------------------------------------------------
 121 void AliITSsegmentationSDD::
 122 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
 123   // returns neighbours for use in Cluster Finder routines and the like
 124
 125     if(iX >= fNanodes) printf("iX > fNanodes %d %d\n",iX,fNanodes);
 126     if(iZ >= fNsamples) printf("iZ > fNsamples %d %d\n",iZ,fNsamples);
 127     *Nlist=4;
 128     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
 129     if(iX && (iX != fNanodes/2)) Xlist[2]=iX-1;
 130     else Xlist[2]=iX;
 131     if ((iX !=fNanodes/2 -1) && (iX != fNanodes)) Xlist[3]=iX+1;
 132     else Xlist[3]=iX;
 133     if(iZ) Zlist[0]=iZ-1;
 134     else Zlist[0]=iZ;
 135     if (iZ < fNsamples) Zlist[1]=iZ+1;
 136     else Zlist[1]=iZ;
 137     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
 138 }
 139 //----------------------------------------------------------------------
 140 void AliITSsegmentationSDD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,
 141                                       Int_t &timebin,Int_t &anode) const {
 142 // Returns cell coordinates (time sample,anode) incremented by 1 !!!!!
 143 // for given real local coordinates (x,z)
 144
 145     // expects x, z in cm
 146
 147     const Float_t kconv=10000;  // cm->um
 148
 149     x *= kconv; // Convert to microns
 150     z *= kconv; // Convert to microns
 151     Int_t na = fNanodes/2;
 152     Float_t driftpath=fDx-TMath::Abs(x);
 153     timebin=(Int_t)(driftpath/fDriftSpeed/fTimeStep);
 154     anode=(Int_t)(z/fPitch + na/2);
 155     if (x > 0) anode += na;
 156
 157     timebin+=1;
 158     anode+=1;
 159
 160 }
 161 //----------------------------------------------------------------------
 162 void AliITSsegmentationSDD::GetPadCxz(Int_t timebin,Int_t anode,
 163                                       Float_t &x ,Float_t &z) const{
 164     // Transform from cell to real local coordinates
 165     // returns x, z in cm
 166
 167   // the +0.5 means that an # and time bin # should start from 0 !!!
 168     const Float_t kconv=10000;  // um->cm
 169   // the +0.5 means that an # and time bin # should start from 0 !!!
 170
 171     Int_t na = fNanodes/2;
 172     Float_t driftpath=(timebin+0.5)*fTimeStep*fDriftSpeed;
 173     if (anode >= na) x=(fDx-driftpath)/kconv;
 174     else x = -(fDx-driftpath)/kconv;
 175     if (anode >= na) anode-=na;
 176     z=((anode+0.5)*fPitch-fDz/2)/kconv;
 177
 178 }
 179 //----------------------------------------------------------------------
 180 void AliITSsegmentationSDD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
 181     // Get anode and time bucket as floats - numbering from 0
 182
 183     // expects x, z in cm
 184
 185     const Float_t kconv=10000;  // cm->um
 186
 187     Float_t x0=x;
 188     Int_t na = fNanodes/2;
 189     Float_t driftpath=fDx-TMath::Abs(kconv*x);
 190     x=driftpath/fDriftSpeed/fTimeStep;
 191     z=kconv*z/fPitch + (float)na/2;
 192     if (x0 < 0) x = -x;
 193
 194 }
 195 //----------------------------------------------------------------------
 196 void AliITSsegmentationSDD::GetLocal(Int_t module,Float_t *g ,Float_t *l) const {
 197   // returns local coordinates from global
 198     if(!fGeom) {
 199       Fatal("GetLocal","the pointer to the ITS geometry class (AliITSgeom) is null\n");
 200         return;
 201     }
 202     fGeom->GtoL(module,g,l);
 203 }
 204 //----------------------------------------------------------------------
 205 void AliITSsegmentationSDD::GetGlobal(Int_t module,Float_t *l ,Float_t *g) const {
 206   // return global coordinates from local
 207     if(!fGeom) {
 208       Fatal("GetGlobal","the pointer to the ITS geometry class (AliITSgeom) is null\n");
 209     }
 210
 211     fGeom->LtoG(module,l,g);
 212
 213 }
 214 //----------------------------------------------------------------------
 215 void AliITSsegmentationSDD::Print(Option_t *opt) const {
 216   // Print SDD segmentation Parameters
 217
 218    cout << "**************************************************" << endl;
 219    cout << "  Silicon Drift Detector Segmentation Parameters  " << opt << endl;
 220    cout << "**************************************************" << endl;
 221    cout << "Number of Time Samples: " << fNsamples << endl;
 222    cout << "Number of Anodes: " << fNanodes << endl;
 223    cout << "Time Step (ns): " << fTimeStep << endl;
 224    cout << "Anode Pitch (um): " << fPitch << endl;
 225    cout << "Full Detector Width     (x): " << fDx;
 226    cout<<" (Default is "<<fgkDxDefault<<") "<<endl;
 227    cout << "Half Detector Length    (z): " << fDz;
 228    cout<<" (Default is "<<fgkDzDefault<<") "<<endl;
 229    cout << "Full Detector Thickness (y): " << fDy;
 230    cout<<" (Default is "<<fgkDyDefault<<") "<<endl;
 231    cout << "**************************************************" << endl;
 232
 233 }
 234
 235 //----------------------------------------------------------------------
 236 void AliITSsegmentationSDD::PrintDefaultParameters() const {
 237   // print SDD parameters defined as static const data members
 238
 239   cout << "**************************************************" << endl;
 240   cout << "  Silicon Drift Detector Segmentation Parameters  " << endl;
 241   cout << " Default values defined as static const data members"<< endl;
 242   cout << " Actual values can be set with the relevant setters"<< endl;
 243   cout << "**************************************************" << endl;
 244   cout<<"fgkDxDefault = "<<fgkDxDefault<<endl;
 245   cout<<"fgkDzDefault = "<<fgkDzDefault<<endl;
 246   cout<<"fgkDyDefault = "<<fgkDyDefault<<endl;
 247   cout<<"fgkPitchDefault = "<<fgkPitchDefault<<endl;
 248   cout<<"fgkClockDefault = "<<fgkClockDefault<<endl;
 249   cout<<"fgkHalfNanodesDefault = "<<fgkHalfNanodesDefault<<endl;
 250   cout<<"fgkNsamplesDefault = "<<fgkNsamplesDefault<<endl;
 251   cout << "**************************************************" << endl;
 252
 253 }
 254
 255 //______________________________________________________________________
 256 Bool_t AliITSsegmentationSDD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
 257                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
 258 // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
 259 // time bucket numbers ix and anode number iz.
 260 // Input:
 261 // Float_t   x      detector local coordinate x in cm with respect to the
 262 //                  center of the sensitive volume.
 263 // Float_t   z      detector local coordinate z in cm with respect to the
 264 //                  center of the sensitive volulme.
 265 // Output:
 266 // Int_t    ix      detector x time coordinate. Has the range 0<=ix<fNsamples.
 267 // Int_t    iz      detector z anode coordinate. Has the range 0<=iz<fNandoes.
 268 //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
 269 // detector segmentation as defined.
 270 //     This segmentation geometry can be discribed as the following:
 271 // {assumes 2*Dx()=7.0cm Dz()=7.5264cm, Dpx()=25ns,
 272 //  res->DeriftSpeed()=7.3mic/ns, Dpz()=512. For other values a only the
 273 //  specific numbers will change not their layout.}
 274 //
 275 //        0                     191                    0
 276 //      0 |----------------------|---------------------| 256
 277 //        | a     time-bins      |     time-bins     a |
 278 //        | n                    |                   n |
 279 //        | o                    |___________________o_|__> X
 280 //        | d                    |                   d |
 281 //        | e                    |                   e |
 282 //        | s                    |                   s |
 283 //    255 |----------------------|---------------------| 511
 284 //                               |
 285 //                               V
 286 //                               Z
 287     Float_t dx,dz,tb;
 288     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
 289
 290     ix = -1; // default values
 291     iz = -1; // default values
 292     dx = -kconv*Dx(); // lower left edge in cm.
 293     dz = -0.5*kconv*Dz(); // lower left edge in cm.
 294     if(x<dx || x>-dx) {
 295       Warning("LocalToDet","input argument %f out of range (%f, %f)",x,dx,-dx);
 296       return kFALSE; // outside of defined volume.
 297     }
 298     if(z<dz || z>-dz) {
 299       Warning("LocalToDet","input argument %f out of range (%f, %f)",z,dz,-dz);
 300       return kFALSE; // outside of defined volume.
 301     }
 302     tb = fDriftSpeed*fTimeStep*kconv; // compute size of time bin.
 303     if(x>0) dx = -(dx + x)/tb; // distance from + side in time bin units
 304     else dx = (x - dx)/tb;     // distance from - side in time bin units
 305     dz = (z - dz)/(kconv*fPitch); // distance in z in anode pitch units
 306     ix = (Int_t) dx;   // time bin
 307     iz = (Int_t) dz;   // anode
 308     if(x>0) iz += Npz()/2; // if x>0 then + side anodes values.
 309     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
 310 }
 311 //______________________________________________________________________
 312 void AliITSsegmentationSDD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
 313 {
 314 // Transformation from Detector time bucket and anode coordiantes to Geant
 315 // detector centerd local coordinates (cm).
 316 // Input:
 317 // Int_t    ix      detector x time coordinate. Has the range 0<=ix<fNsamples.
 318 // Int_t    iz      detector z anode coordinate. Has the range 0<=iz<fNandoes.
 319 // Output:
 320 // Float_t   x      detector local coordinate x in cm with respect to the
 321 //                  center of the sensitive volume.
 322 // Float_t   z      detector local coordinate z in cm with respect to the
 323 //                  center of the sensitive volulme.
 324 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -Dx()
 325 // or -0.5*Dz() is returned.
 326 //     This segmentation geometry can be discribed as the following:
 327 // {assumes 2*Dx()=7.0cm Dz()=7.5264cm, Dpx()=25ns,
 328 //  res->DeriftSpeed()=7.3mic/ns, Dpz()=512. For other values a only the
 329 //  specific numbers will change not their layout.}
 330 //
 331 //        0                     191                    0
 332 //      0 |----------------------|---------------------| 256
 333 //        | a     time-bins      |     time-bins     a |
 334 //        | n                    |                   n |
 335 //        | o                    |___________________o_|__> X
 336 //        | d                    |                   d |
 337 //        | e                    |                   e |
 338 //        | s                    |                   s |
 339 //    255 |----------------------|---------------------| 511
 340 //                               |
 341 //                               V
 342 //                               Z
 343     Int_t i,j;
 344     Float_t tb;
 345     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
 346
 347     if(iz>=Npz()/2) x = kconv*Dx(); // default value for +x side.
 348     else x = -kconv*Dx(); // default value for -x side.
 349     z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
 350     if(ix<0 || ix>=Npx()) {
 351       Warning("DetToLocal","input argument %d out of range (0, %d)",ix,Npx());
 352       return; // outside of detector
 353     }
 354     if(iz<0 || iz>=Npz()) {
 355       Warning("DetToLocal","input argument %d out of range (0, %d)",iz,Npz());
 356      return; // outside of detctor
 357     }
 358     tb = fDriftSpeed*fTimeStep*kconv; // compute size of time bin.
 359     if(iz>=Npz()/2) tb *= -1.0; // for +x side decrement frmo Dx().
 360     for(i=0;i<ix;i++) x += tb; // sum up to cell ix-1
 361     x += 0.5*tb; // add 1/2 of cell ix for center location.
 362     if(iz>=Npz()/2) iz -=Npz()/2;// If +x side don't count anodes from -x side.
 363     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fPitch; // sum up cell iz-1
 364     z += 0.5*kconv*fPitch; // add 1/2 of cell iz for center location.
 365     return; // Found x and z, return.
 366 }