PHOS/AliPHOSGeometry.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Geometry class  for PHOS : singleton
  20 // PHOS consists of the electromagnetic calorimeter (EMCA)
  21 // and a charged particle veto either in the Subatech's version (PPSD)
  22 // or in the IHEP's one (CPV).
  23 // The EMCA/PPSD/CPV modules are parametrized so that any configuration
  24 // can be easily implemented
  25 // The title is used to identify the version of CPV used.
  26 //
  27 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH) & Dmitri Peressounko (RRC "KI" & SUBATECH)
  28
  29 // --- ROOT system ---
  30
  31 #include "TVector3.h"
  32 #include "TRotation.h"
  33 #include "TFolder.h"
  34 #include "TROOT.h"
  35
  36 // --- Standard library ---
  37
  38 #include <stdlib.h>
  39
  40 // --- AliRoot header files ---
  41
  42 #include "AliPHOSGeometry.h"
  43 #include "AliPHOSEMCAGeometry.h"
  44 #include "AliPHOSRecPoint.h"
  45 #include "AliConst.h"
  46
  47 ClassImp(AliPHOSGeometry) ;
  48
  49 // these initialisations are needed for a singleton
  50 AliPHOSGeometry * AliPHOSGeometry::fgGeom = 0 ;
  51 Bool_t            AliPHOSGeometry::fgInit = kFALSE ;
  52
  53 //____________________________________________________________________________
  54 AliPHOSGeometry::~AliPHOSGeometry(void)
  55 {
  56   // dtor
  57
  58   if (fRotMatrixArray) fRotMatrixArray->Delete() ;
  59   if (fRotMatrixArray) delete fRotMatrixArray ;
  60   if (fPHOSAngle     ) delete[] fPHOSAngle ;
  61 }
  62 //____________________________________________________________________________
  63
  64 void AliPHOSGeometry::Init(void)
  65 {
  66   // Initializes the PHOS parameters :
  67   //  IHEP is the Protvino CPV (cathode pad chambers)
  68   //  GPS2 is the Subatech Pre-Shower (two micromegas sandwiching a passive lead converter)
  69   //  MIXT 4 PHOS modules withe the IHEP CPV and one PHOS module with the Subatech Pre-Shower
  70
  71   TString test(GetName()) ;
  72   if (test != "IHEP" && test != "GPS2" && test != "MIXT") {
  73     Error("Init", "%s is not a known geometry (choose among IHEP, GPS2 and MIXT)", test.Data() ) ;
  74     abort() ;
  75   }
  76
  77   fgInit     = kTRUE ;
  78
  79   fNModules     = 5;
  80   fAngle        = 20;
  81
  82   fGeometryEMCA = new AliPHOSEMCAGeometry();
  83
  84   fGeometryCPV  = new AliPHOSCPVGeometry ();
  85
  86   fGeometrySUPP = new AliPHOSSupportGeometry();
  87
  88   fPHOSAngle = new Float_t[fNModules] ;
  89
  90   Float_t * emcParams = fGeometryEMCA->GetEMCParams() ;
  91
  92   fPHOSParams[0] =  TMath::Max((Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(0)/2.,
  93                                (Double_t)(emcParams[0]*(fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)+emcParams[3]) -
  94                                 emcParams[1]* fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1))/emcParams[3] ) ;
  95   fPHOSParams[1] = emcParams[1] ;
  96   fPHOSParams[2] = TMath::Max((Double_t)emcParams[2], (Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(2)/2.);
  97   fPHOSParams[3] = emcParams[3] + fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)/2. ;
  98
  99   fIPtoUpperCPVsurface = fGeometryEMCA->GetIPtoOuterCoverDistance() - fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1) ;
 100
 101   Int_t index ;
 102   for ( index = 0; index < fNModules; index++ )
 103     fPHOSAngle[index] = 0.0 ; // Module position angles are set in CreateGeometry()
 104
 105   this->SetPHOSAngles() ;
 106   fRotMatrixArray = new TObjArray(fNModules) ;
 107
 108 }
 109
 110 //____________________________________________________________________________
 111 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance()
 112 {
 113   // Returns the pointer of the unique instance; singleton specific
 114
 115   return static_cast<AliPHOSGeometry *>( fgGeom ) ;
 116 }
 117
 118 //____________________________________________________________________________
 119 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance(const Text_t* name, const Text_t* title)
 120 {
 121   // Returns the pointer of the unique instance
 122   // Creates it with the specified options (name, title) if it does not exist yet
 123
 124   AliPHOSGeometry * rv = 0  ;
 125   if ( fgGeom == 0 ) {
 126     if ( strcmp(name,"") == 0 )
 127       rv = 0 ;
 128     else {
 129       fgGeom = new AliPHOSGeometry(name, title) ;
 130       if ( fgInit )
 131         rv = (AliPHOSGeometry * ) fgGeom ;
 132       else {
 133         rv = 0 ;
 134         delete fgGeom ;
 135         fgGeom = 0 ;
 136       }
 137     }
 138   }
 139   else {
 140     if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 )
 141       ::Error("GetInstance", "Current geometry is %s. You cannot call %s", fgGeom->GetName(), name) ;
 142     else
 143       rv = (AliPHOSGeometry *) fgGeom ;
 144   }
 145   return rv ;
 146 }
 147
 148 //____________________________________________________________________________
 149 void AliPHOSGeometry::SetPHOSAngles()
 150 {
 151   // Calculates the position of the PHOS modules in ALICE global coordinate system
 152
 153   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 154   Float_t pphi =  2 * TMath::ATan( GetOuterBoxSize(0)  / ( 2.0 * GetIPtoUpperCPVsurface() ) ) ;
 155   pphi *= kRADDEG ;
 156   if (pphi > fAngle){
 157     Error("SetPHOSAngles", "PHOS modules overlap!\n pphi = %f fAngle = %f", pphi, fAngle);
 158
 159   }
 160   pphi = fAngle;
 161
 162   for( Int_t i = 1; i <= fNModules ; i++ ) {
 163     Float_t angle = pphi * ( i - fNModules / 2.0 - 0.5 ) ;
 164     fPHOSAngle[i-1] = -  angle ;
 165   }
 166 }
 167
 168 //____________________________________________________________________________
 169 Bool_t AliPHOSGeometry::AbsToRelNumbering(const Int_t AbsId, Int_t * relid) const
 170 {
 171   // Converts the absolute numbering into the following array/
 172   //  relid[0] = PHOS Module number 1:fNModules
 173   //  relid[1] = 0 if PbW04
 174   //           = -1 if CPV
 175   //  relid[2] = Row number inside a PHOS module
 176   //  relid[3] = Column number inside a PHOS module
 177
 178   Bool_t rv  = kTRUE ;
 179   Float_t id = AbsId ;
 180
 181   Int_t phosmodulenumber = (Int_t)TMath:: Ceil( id / GetNCristalsInModule() ) ;
 182
 183   if ( phosmodulenumber >  GetNModules() ) { // it is a CPV pad
 184
 185     id -=  GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules() ;
 186     Float_t nCPV  = GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ() ;
 187     relid[0] = (Int_t) TMath::Ceil( id / nCPV ) ;
 188     relid[1] = -1 ;
 189     id -= ( relid[0] - 1 ) * nCPV ;
 190     relid[2] = (Int_t) TMath::Ceil( id / GetNumberOfCPVPadsZ() ) ;
 191     relid[3] = (Int_t) ( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ() ) ;
 192   }
 193   else { // it is a PW04 crystal
 194
 195     relid[0] = phosmodulenumber ;
 196     relid[1] = 0 ;
 197     id -= ( phosmodulenumber - 1 ) *  GetNPhi() * GetNZ() ;
 198     relid[2] = (Int_t)TMath::Ceil( id / GetNZ() )  ;
 199     relid[3] = (Int_t)( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNZ() ) ;
 200   }
 201   return rv ;
 202 }
 203
 204 //____________________________________________________________________________
 205 void AliPHOSGeometry::EmcModuleCoverage(const Int_t mod, Double_t & tm, Double_t & tM, Double_t & pm, Double_t & pM, Option_t * opt) const
 206 {
 207   // calculates the angular coverage in theta and phi of one EMC (=PHOS) module
 208
 209  Double_t conv ;
 210   if ( opt == Radian() )
 211     conv = 1. ;
 212   else if ( opt == Degre() )
 213     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 214   else {
 215     Warning("EmcModuleCoverage", "%s unknown option; result in radian", opt) ;
 216     conv = 1. ;
 217       }
 218
 219   Float_t phi = GetPHOSAngle(mod) *  (TMath::Pi() / 180.)  ;
 220   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ;
 221   Float_t * strip = fGeometryEMCA->GetStripHalfSize() ;
 222   Float_t x0  = fGeometryEMCA->GetNStripX()*strip[0] ;
 223   Float_t z0  = fGeometryEMCA->GetNStripZ()*strip[2] ;
 224   Double_t angle = TMath::ATan( x0 / y0 ) ;
 225   phi = phi + 1.5 * TMath::Pi() ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is between 220 and 320 deg.)
 226   Double_t max  = phi - angle ;
 227   Double_t min   = phi + angle ;
 228   pM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 229   pm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 230
 231   angle =  TMath::ATan( z0 /  y0 ) ;
 232   max  = TMath::Pi() / 2.  + angle ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is at 90 deg.)
 233   min  = TMath::Pi() / 2.  - angle ;
 234   tM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 235   tm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 236
 237 }
 238
 239 //____________________________________________________________________________
 240 void AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage(Double_t & theta, Double_t & phi, Option_t * opt) const
 241 {
 242   // calculates the angular coverage in theta and phi of a single crystal in a EMC(=PHOS) module
 243
 244   Double_t conv ;
 245   if ( opt == Radian() )
 246     conv = 1. ;
 247   else if ( opt == Degre() )
 248     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 249   else {
 250     Warning("EmcXtalCoverage", "%s unknown option; result in radian", opt) ;
 251     conv = 1. ;
 252       }
 253
 254   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ;
 255   theta = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(2) / (2 * y0) ) * conv ;
 256   phi   = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(0) / (2 * y0) ) * conv ;
 257 }
 258
 259
 260 //____________________________________________________________________________
 261 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos, TMatrix & gmat) const
 262 {
 263   // Calculates the coordinates of a RecPoint and the error matrix in the ALICE global coordinate system
 264
 265   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 266   TVector3 localposition ;
 267
 268   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 269
 270
 271   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 272     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()) ;
 273
 274     }
 275   else
 276     { // it is a CPV
 277       gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ;
 278     }
 279
 280   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 281   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 282   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 283
 284   TRotation rot ;
 285   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 286
 287   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 288   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 289
 290 }
 291
 292 //____________________________________________________________________________
 293 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos) const
 294 {
 295   // Calculates the coordinates of a RecPoint in the ALICE global coordinate system
 296
 297   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 298   TVector3 localposition ;
 299   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 300
 301
 302   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 303     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()  ) ;
 304     }
 305   else
 306     { // it is a CPV
 307           gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ;
 308     }
 309
 310   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 311   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 312   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 313
 314   TRotation rot ;
 315   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 316
 317   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 318   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 319 }
 320
 321 //____________________________________________________________________________
 322 void AliPHOSGeometry::ImpactOnEmc(const Double_t theta, const Double_t phi, Int_t & ModuleNumber, Double_t & z, Double_t & x) const
 323 {
 324   // calculates the impact coordinates on PHOS of a neutral particle
 325   // emitted in the direction theta and phi in the ALICE global coordinate system
 326
 327   // searches for the PHOS EMC module
 328   ModuleNumber = 0 ;
 329   Double_t tm, tM, pm, pM ;
 330   Int_t index = 1 ;
 331   while ( ModuleNumber == 0 && index <= GetNModules() ) {
 332     EmcModuleCoverage(index, tm, tM, pm, pM) ;
 333     if ( (theta >= tm && theta <= tM) && (phi >= pm && phi <= pM ) )
 334       ModuleNumber = index ;
 335     index++ ;
 336   }
 337   if ( ModuleNumber != 0 ) {
 338     Float_t phi0 =  GetPHOSAngle(ModuleNumber) *  (TMath::Pi() / 180.) + 1.5 * TMath::Pi()  ;
 339     Float_t y0  =  GetIPtoCrystalSurface()  ;
 340     Double_t angle = phi - phi0;
 341     x = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 342     angle = theta - TMath::Pi() / 2 ;
 343     z = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 344   }
 345 }
 346
 347 Bool_t  AliPHOSGeometry::Impact(const TParticle * particle) const
 348 {
 349   Bool_t In=kFALSE;
 350   Int_t ModuleNumber=0;
 351   Double_t z,x;
 352   ImpactOnEmc(particle->Theta(),particle->Phi(),ModuleNumber,z,x);
 353   if(ModuleNumber) In=kTRUE;
 354   else In=kFALSE;
 355   return In;
 356 }
 357
 358 //____________________________________________________________________________
 359 Bool_t AliPHOSGeometry::RelToAbsNumbering(const Int_t * relid, Int_t &  AbsId) const
 360 {
 361   // Converts the relative numbering into the absolute numbering
 362   // EMCA crystals:
 363   //  AbsId = from 1 to fNModules * fNPhi * fNZ
 364   // CPV pad:
 365   //  AbsId = from N(total PHOS crystals) + 1
 366   //          to NCPVModules * fNumberOfCPVPadsPhi * fNumberOfCPVPadsZ
 367
 368   Bool_t rv = kTRUE ;
 369
 370   if ( relid[1] ==  0 ) {                            // it is a Phos crystal
 371     AbsId =
 372       ( relid[0] - 1 ) * GetNPhi() * GetNZ()         // the offset of PHOS modules
 373       + ( relid[2] - 1 ) * GetNZ()                   // the offset along phi
 374       +   relid[3] ;                                 // the offset along z
 375   }
 376   else { // it is a CPV pad
 377     AbsId =    GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules()         // the offset to separate EMCA crystals from CPV pads
 378       + ( relid[0] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ()   // the pads offset of PHOS modules
 379       + ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ()                             // the pads offset of a CPV row
 380       +   relid[3] ;                                                         // the column number
 381   }
 382
 383   return rv ;
 384 }
 385
 386 //____________________________________________________________________________
 387
 388 void AliPHOSGeometry::RelPosInAlice(const Int_t id, TVector3 & pos ) const
 389 {
 390   // Converts the absolute numbering into the global ALICE coordinate system
 391
 392
 393     Int_t relid[4] ;
 394
 395     AbsToRelNumbering(id , relid) ;
 396
 397     Int_t phosmodule = relid[0] ;
 398
 399     Float_t y0 = 0 ;
 400
 401     if ( relid[1] == 0 )  // it is a PbW04 crystal
 402       y0 =  - GetIPtoCrystalSurface() ;
 403     else
 404       y0 =  - GetIPtoUpperCPVsurface() ;
 405
 406     Float_t x, z ;
 407     RelPosInModule(relid, x, z) ;
 408
 409     pos.SetX(x) ;
 410     pos.SetZ(z) ;
 411     pos.SetY(y0) ;
 412
 413     Float_t phi           = GetPHOSAngle( phosmodule) ;
 414     Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 415     Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 416
 417     TRotation rot ;
 418     rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 419
 420     TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 421
 422     pos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 423 }
 424
 425 //____________________________________________________________________________
 426 void AliPHOSGeometry::RelPosInModule(const Int_t * relid, Float_t & x, Float_t & z) const
 427 {
 428   // Converts the relative numbering into the local PHOS-module (x, z) coordinates
 429   // Note: sign of z differs from that in the previous version (Yu.Kharlov, 12 Oct 2000)
 430
 431   Int_t row        = relid[2] ; //offset along x axis
 432   Int_t column     = relid[3] ; //offset along z axis
 433
 434
 435   if ( relid[1] == 0 ) { // its a PbW04 crystal
 436     x = - ( GetNPhi()/2. - row    + 0.5 ) *  GetCellStep() ; // position of Xtal with respect
 437     z =   ( GetNZ()  /2. - column + 0.5 ) *  GetCellStep() ; // of center of PHOS module
 438   }
 439   else  {
 440     x = - ( GetNumberOfCPVPadsPhi()/2. - row    - 0.5 ) * GetPadSizePhi()  ; // position of pad  with respect
 441     z =   ( GetNumberOfCPVPadsZ()  /2. - column - 0.5 ) * GetPadSizeZ()  ; // of center of PHOS module
 442   }
 443 }