PHOS/AliPHOSGeometry.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  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 //_________________________________________________________________________
  17 // Geometry class for PHOS version SUBATECH
  18 //*-- Author : Y. Schutz SUBATECH
  19 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  20
  21 // --- ROOT system ---
  22
  23 #include "TVector3.h"
  24 #include "TRotation.h"
  25
  26 // --- Standard library ---
  27
  28 #include <iostream.h>
  29 #include "assert.h"
  30
  31 // --- AliRoot header files ---
  32
  33 #include "AliPHOSGeometry.h"
  34 #include "AliPHOSPpsdRecPoint.h"
  35 #include "AliConst.h"
  36
  37 ClassImp(AliPHOSGeometry)
  38
  39   AliPHOSGeometry * AliPHOSGeometry::fGeom = 0 ;
  40
  41 //____________________________________________________________________________
  42 AliPHOSGeometry::~AliPHOSGeometry(void)
  43 {
  44   fRotMatrixArray->Delete() ;
  45   delete fRotMatrixArray ;
  46 }
  47
  48 //____________________________________________________________________________
  49 Bool_t AliPHOSGeometry::AbsToRelNumbering(const Int_t AbsId, Int_t * RelId)
  50 {
  51   // RelId[0] = PHOS Module number 1:fNModules
  52   // RelId[1] = 0 if PbW04
  53   //          = PPSD Module number 1:fNumberOfModulesPhi*fNumberOfModulesZ*2 (2->up and bottom level)
  54   // RelId[2] = Row number inside a PHOS or PPSD module
  55   // RelId[3] = Column number inside a PHOS or PPSD module
  56
  57   Bool_t rv  = kTRUE ;
  58   Float_t Id = AbsId ;
  59
  60   Int_t PHOSModuleNumber = (Int_t)TMath:: Ceil( Id / ( GetNPhi() * GetNZ() ) ) ;
  61
  62   if ( PHOSModuleNumber >  GetNModules() ) { // its a PPSD pad
  63
  64     Id -=  GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules() ;
  65     Float_t tempo = 2 *  GetNumberOfModulesPhi() * GetNumberOfModulesZ() *  GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() ;
  66     RelId[0] = (Int_t)TMath::Ceil( Id / tempo ) ;
  67     Id -= ( RelId[0] - 1 ) * tempo ;
  68     RelId[1] = (Int_t)TMath::Ceil( Id / ( GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() ) ) ;
  69     Id -= ( RelId[1] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() ;
  70     RelId[2] = (Int_t)TMath::Ceil( Id / GetNumberOfPadsPhi() ) ;
  71     RelId[3] = (Int_t) ( Id - ( RelId[2] - 1 )  * GetNumberOfPadsPhi() ) ;
  72   }
  73   else { // its a PW04 crystal
  74
  75     RelId[0] = PHOSModuleNumber ;
  76     RelId[1] = 0 ;
  77     Id -= ( PHOSModuleNumber - 1 ) *  GetNPhi() * GetNZ() ;
  78     RelId[2] = (Int_t)TMath::Ceil( Id / GetNPhi() ) ;
  79     RelId[3] = (Int_t)( Id - ( RelId[2] - 1 ) * GetNPhi() ) ;
  80   }
  81   return rv ;
  82 }
  83
  84 //____________________________________________________________________________
  85 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos, TMatrix & gmat)
  86 {
  87
  88   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
  89   TVector3 LocalPosition ;
  90
  91   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
  92
  93
  94   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
  95     {  gpos.SetY( -(GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness() +
  96                     GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()) ) ;
  97
  98     }
  99   else
 100     { // it is a PPSD pad
 101       AliPHOSPpsdRecPoint * tmpPpsd = (AliPHOSPpsdRecPoint *) RecPoint ;
 102       if (tmpPpsd->GetUp() ) // it is an upper module
 103         {
 104           gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() -
 105                        GetLeadToMicro2Gap() - GetLeadConverterThickness() -
 106                        GetMicro1ToLeadGap() - GetMicromegas1Thickness() / 2.0 )  ) ;
 107         }
 108       else // it is a lower module
 109         gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() / 2.0) ) ;
 110     }
 111
 112   Float_t Phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 113   Double_t const RADDEG = 180.0 / kPI ;
 114   Float_t rPhi          = Phi / RADDEG ;
 115
 116   TRotation Rot ;
 117   Rot.RotateZ(-rPhi) ; // a rotation around Z by angle
 118
 119   TRotation dummy = Rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 120   gpos.Transform(Rot) ; // rotate the baby
 121 }
 122
 123 //____________________________________________________________________________
 124 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos)
 125 {
 126   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 127   TVector3 LocalPosition ;
 128   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 129
 130
 131   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 132     {  gpos.SetY( -(GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness() +
 133                     GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()) ) ;
 134     }
 135   else
 136     { // it is a PPSD pad
 137       AliPHOSPpsdRecPoint * tmpPpsd = (AliPHOSPpsdRecPoint *) RecPoint ;
 138       if (tmpPpsd->GetUp() ) // it is an upper module
 139         {
 140           gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() -
 141                        GetLeadToMicro2Gap() - GetLeadConverterThickness() -
 142                        GetMicro1ToLeadGap() - GetMicromegas1Thickness() / 2.0 )  ) ;
 143         }
 144       else // it is a lower module
 145         gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() / 2.0) ) ;
 146     }
 147
 148   Float_t Phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 149   Double_t const RADDEG = 180.0 / kPI ;
 150   Float_t rPhi          = Phi / RADDEG ;
 151
 152   TRotation Rot ;
 153   Rot.RotateZ(-rPhi) ; // a rotation around Z by angle
 154
 155   TRotation dummy = Rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 156   gpos.Transform(Rot) ; // rotate the baby
 157 }
 158
 159 //____________________________________________________________________________
 160 void AliPHOSGeometry::Init(void)
 161 {
 162   fRotMatrixArray = new TObjArray(fNModules) ;
 163
 164   cout << "PHOS geometry setup: parameters for option " << fName << " " << fTitle << endl ;
 165   if ( ((strcmp( fName, "default" )) == 0)  || ((strcmp( fName, "GPS2" )) == 0) ) {
 166     fInit     = kTRUE ;
 167     this->InitPHOS() ;
 168     this->InitPPSD() ;
 169     this->SetPHOSAngles() ;
 170   }
 171  else {
 172    fInit = kFALSE ;
 173    cout << "PHOS Geometry setup: option not defined " << fName << endl ;
 174  }
 175 }
 176
 177 //____________________________________________________________________________
 178 void AliPHOSGeometry::InitPHOS(void)
 179 {
 180      // PHOS
 181
 182   fNPhi     = 64 ;
 183   fNZ       = 64 ;
 184   fNModules =  5 ;
 185
 186   fPHOSAngle[0] = 0.0 ; // Module position angles are set in CreateGeometry()
 187   fPHOSAngle[1] = 0.0 ;
 188   fPHOSAngle[2] = 0.0 ;
 189   fPHOSAngle[3] = 0.0 ;
 190
 191   fXtlSize[0] =  2.2 ;
 192   fXtlSize[1] = 18.0 ;
 193   fXtlSize[2] =  2.2 ;
 194
 195   // all these numbers coming next are subject to changes
 196
 197   fOuterBoxThickness[0] = 2.8 ;
 198   fOuterBoxThickness[1] = 5.0 ;
 199   fOuterBoxThickness[2] = 5.0 ;
 200
 201   fUpperPlateThickness  = 4.0 ;
 202
 203   fSecondUpperPlateThickness = 5.0 ;
 204
 205   fCrystalSupportHeight   = 6.95 ;
 206   fCrystalWrapThickness   = 0.01 ;
 207   fCrystalHolderThickness = 0.005 ;
 208   fModuleBoxThickness     = 2.0 ;
 209   fIPtoOuterCoverDistance = 447.0 ;
 210   fIPtoCrystalSurface     = 460.0 ;
 211
 212   fPinDiodeSize[0] = 1.0 ;
 213   fPinDiodeSize[1] = 0.1 ;
 214   fPinDiodeSize[2] = 1.0 ;
 215
 216   fUpperCoolingPlateThickness   = 0.06 ;
 217   fSupportPlateThickness        = 10.0 ;
 218   fLowerThermoPlateThickness    =  3.0 ;
 219   fLowerTextolitPlateThickness  =  1.0 ;
 220   fGapBetweenCrystals           = 0.03 ;
 221
 222   fTextolitBoxThickness[0] = 1.5 ;
 223   fTextolitBoxThickness[1] = 0.0 ;
 224   fTextolitBoxThickness[2] = 3.0 ;
 225
 226   fAirThickness[0] =  1.56   ;
 227   fAirThickness[1] = 20.5175 ;
 228   fAirThickness[2] =  2.48   ;
 229
 230   Float_t XtalModulePhiSize =  fNPhi * ( fXtlSize[0] + 2 * fGapBetweenCrystals ) ;
 231   Float_t XtalModuleZSize   =  fNZ * ( fXtlSize[2] + 2 * fGapBetweenCrystals ) ;
 232
 233   // The next dimensions are calculated from the above parameters
 234
 235   fOuterBoxSize[0] =  XtalModulePhiSize + 2 * ( fAirThickness[0] + fModuleBoxThickness
 236                                                 + fTextolitBoxThickness[0] + fOuterBoxThickness[0] ) ;
 237   fOuterBoxSize[1] = ( fXtlSize[1] + fCrystalSupportHeight + fCrystalWrapThickness + fCrystalHolderThickness )
 238     + 2 * (fAirThickness[1] +  fModuleBoxThickness + fTextolitBoxThickness[1] + fOuterBoxThickness[1] ) ;
 239   fOuterBoxSize[2] =  XtalModuleZSize +  2 * ( fAirThickness[2] + fModuleBoxThickness
 240                                                + fTextolitBoxThickness[2] + fOuterBoxThickness[2] ) ;
 241
 242   fTextolitBoxSize[0]  = fOuterBoxSize[0] - 2 * fOuterBoxThickness[0] ;
 243   fTextolitBoxSize[1]  = fOuterBoxSize[1] -  fOuterBoxThickness[1] - fUpperPlateThickness ;
 244   fTextolitBoxSize[2]  = fOuterBoxSize[2] - 2 * fOuterBoxThickness[2] ;
 245
 246   fAirFilledBoxSize[0] =  fTextolitBoxSize[0] - 2 * fTextolitBoxThickness[0] ;
 247   fAirFilledBoxSize[1] =  fTextolitBoxSize[1] - fSecondUpperPlateThickness ;
 248   fAirFilledBoxSize[2] =  fTextolitBoxSize[2] - 2 * fTextolitBoxThickness[2] ;
 249
 250 }
 251
 252 //____________________________________________________________________________
 253 void AliPHOSGeometry::InitPPSD(void)
 254 {
 255     // PPSD
 256
 257   fAnodeThickness           = 0.0009 ;
 258   fAvalancheGap             = 0.01 ;
 259   fCathodeThickness         = 0.0009 ;
 260   fCompositeThickness       = 0.3 ;
 261   fConversionGap            = 0.3 ;
 262   fLeadConverterThickness   = 0.56 ;
 263   fLeadToMicro2Gap          = 0.1 ;
 264   fLidThickness             = 0.2 ;
 265   fMicro1ToLeadGap          = 0.1 ;
 266   fMicromegasWallThickness  = 0.6 ;
 267   fNumberOfModulesPhi       = 4 ;
 268   fNumberOfModulesZ         = 4 ;
 269   fNumberOfPadsPhi          = 24 ;
 270   fNumberOfPadsZ            = 24 ;
 271   fPCThickness              = 0.1 ;
 272   fPhiDisplacement          = 0.8 ;
 273   fZDisplacement            = 0.8 ;
 274
 275   fMicromegas1Thickness   = fLidThickness + 2 * fCompositeThickness + fCathodeThickness + fPCThickness
 276                               + fAnodeThickness + fConversionGap + fAvalancheGap ;
 277   fMicromegas2Thickness   = fMicromegas1Thickness ;
 278
 279
 280   fPPSDModuleSize[0] = 38.0 ;
 281   fPPSDModuleSize[1] = fMicromegas1Thickness ;
 282   fPPSDModuleSize[2] = 38.0 ;
 283
 284   fPPSDBoxSize[0] = fNumberOfModulesPhi * fPPSDModuleSize[0] + 2 * fPhiDisplacement ;
 285   fPPSDBoxSize[1] = fMicromegas2Thickness + fMicromegas2Thickness + fLeadConverterThickness + fMicro1ToLeadGap + fLeadToMicro2Gap ;
 286   fPPSDBoxSize[2] = fNumberOfModulesZ *  fPPSDModuleSize[2] + 2 * fZDisplacement ;
 287
 288   fIPtoTopLidDistance     = fIPtoOuterCoverDistance -  fPPSDBoxSize[1] - 1. ;
 289
 290 }
 291
 292 //____________________________________________________________________________
 293 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance()
 294 {
 295   assert(fGeom!=0) ;
 296   return (AliPHOSGeometry *) fGeom ;
 297 }
 298
 299 //____________________________________________________________________________
 300 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance(const Text_t* name, const Text_t* title)
 301 {
 302   AliPHOSGeometry * rv = 0  ;
 303   if ( fGeom == 0 ) {
 304     fGeom = new AliPHOSGeometry(name, title) ;
 305     rv = (AliPHOSGeometry * ) fGeom ;
 306   }
 307   else {
 308     if ( strcmp(fGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 309       cout << "AliPHOSGeometry <E> : current geometry is " << fGeom->GetName() << endl
 310            << "                      you cannot call     " << name << endl ;
 311     }
 312     else
 313       rv = (AliPHOSGeometry *) fGeom ;
 314   }
 315   return rv ;
 316 }
 317
 318 //____________________________________________________________________________
 319 Bool_t AliPHOSGeometry::RelToAbsNumbering(const Int_t * RelId, Int_t &  AbsId)
 320 {
 321
 322   // AbsId = 1:fNModules * fNPhi * fNZ  -> PbWO4
 323   // AbsId = 1:fNModules * 2 * (fNumberOfModulesPhi * fNumberOfModulesZ) * fNumberOfPadsPhi * fNumberOfPadsZ -> PPSD
 324
 325   Bool_t rv = kTRUE ;
 326
 327   if ( RelId[1] > 0 ) { // its a PPSD pad
 328
 329     AbsId =    GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules()                          // the offset to separate emcal crystals from PPSD pads
 330       + ( RelId[0] - 1 ) * GetNumberOfModulesPhi() * GetNumberOfModulesZ()   // the pads offset of PHOS modules
 331                          * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() * 2
 332       + ( RelId[1] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ()         // the pads offset of PPSD modules
 333       + ( RelId[2] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi()                              // the pads offset of a PPSD row
 334       + RelId[3] ;                                                           // the column number
 335   }
 336   else {
 337     if ( RelId[1] == 0 ) { // its a Phos crystal
 338       AbsId =  ( RelId[0] - 1 ) *  GetNPhi() * GetNZ() // the offset of PHOS modules
 339         + ( RelId[2] - 1 ) * GetNPhi()                 // the offset of a xtal row
 340         + RelId[3] ;                                   // the column number
 341     }
 342   }
 343
 344   return rv ;
 345 }
 346
 347 //____________________________________________________________________________
 348
 349 void AliPHOSGeometry::RelPosInAlice(const Int_t Id, TVector3 & pos )
 350 {
 351    if (Id > 0) {
 352
 353   Int_t RelId[4] ;
 354
 355   AbsToRelNumbering(Id , RelId) ;
 356
 357   Int_t PHOSModule = RelId[0] ;
 358
 359
 360   if ( RelId[1] == 0 ) // it is a PbW04 crystal
 361   {  pos.SetY( -(GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness()
 362       + GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()) ) ;
 363   }
 364   if ( RelId[1] > 0 ) { // its a PPSD pad
 365     if ( RelId[1] >  GetNumberOfModulesPhi() *  GetNumberOfModulesZ() ) // its an bottom module
 366      {
 367        pos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() / 2.0) ) ;
 368      }
 369     else // its an upper module
 370       pos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() - GetLeadToMicro2Gap()
 371         -  GetLeadConverterThickness() -  GetMicro1ToLeadGap() - GetMicromegas1Thickness() / 2.0) ) ;
 372   }
 373
 374   Float_t x, z ;
 375   RelPosInModule(RelId, x, z) ;
 376
 377   pos.SetX(x);
 378   pos.SetZ(z);
 379
 380
 381    Float_t Phi           = GetPHOSAngle( PHOSModule) ;
 382    Double_t const RADDEG = 180.0 / kPI ;
 383    Float_t rPhi          = Phi / RADDEG ;
 384
 385    TRotation Rot ;
 386    Rot.RotateZ(-rPhi) ; // a rotation around Z by angle
 387
 388    TRotation dummy = Rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 389
 390    pos.Transform(Rot) ; // rotate the baby
 391   }
 392   else {
 393  pos.SetX(0.);
 394  pos.SetY(0.);
 395  pos.SetZ(0.);
 396        }
 397 }
 398
 399 //____________________________________________________________________________
 400 void AliPHOSGeometry::RelPosInModule(const Int_t * RelId, Float_t & x, Float_t & z)
 401 {
 402   Int_t PPSDModule  ;
 403   Int_t Row        = RelId[2] ; //offset along z axiz
 404   Int_t Column     = RelId[3] ; //offset along x axiz
 405
 406   Float_t PadSizeZ = GetPPSDModuleSize(2)/ GetNumberOfPadsZ();
 407   Float_t PadSizeX = GetPPSDModuleSize(0)/ GetNumberOfPadsPhi();
 408
 409   if ( RelId[1] == 0 ) { // its a PbW04 crystal
 410     x = -( GetNPhi()/2. - Row   + 0.5 ) *  GetCrystalSize(0) ; // position ox Xtal with respect
 411     z = -( GetNZ() /2. - Column + 0.5 ) *  GetCrystalSize(2) ; // of center of PHOS module
 412    }
 413    else  {
 414     if ( RelId[1] >  GetNumberOfModulesPhi() *  GetNumberOfModulesZ() )
 415        PPSDModule =  RelId[1]-GetNumberOfModulesPhi() *  GetNumberOfModulesZ();
 416     else PPSDModule =  RelId[1] ;
 417     Int_t ModRow = 1+(Int_t)TMath::Ceil( (Float_t)PPSDModule / GetNumberOfModulesPhi()-1. ) ;
 418     Int_t ModCol = PPSDModule -  ( ModRow-1 ) * GetNumberOfModulesPhi() ;
 419     Float_t x0 = (  GetNumberOfModulesPhi() / 2.  - ModRow  + 0.5 ) * GetPPSDModuleSize(0) ;
 420     Float_t z0 = (  GetNumberOfModulesZ() / 2.  - ModCol  + 0.5 ) * GetPPSDModuleSize(2)  ;
 421     x = - ( GetNumberOfPadsPhi()/2. - Row - 0.5 ) * PadSizeX + x0 ; // position of pad  with respect
 422     z = - ( GetNumberOfPadsZ()/2.   - Column - 0.5 ) * PadSizeZ + z0 ; // of center of PHOS module
 423          }
 424 }
 425
 426 //____________________________________________________________________________
 427 void AliPHOSGeometry:: SetPHOSAngles()
 428 {
 429   Double_t const RADDEG = 180.0 / kPI ;
 430   Float_t PPHI =  TMath::ATan( fOuterBoxSize[0]  / ( 2.0 * fIPtoOuterCoverDistance ) ) ;
 431   PPHI *= RADDEG ;
 432
 433   for( Int_t i = 1; i <= fNModules ; i++ ) {
 434     Float_t angle = PPHI * 2 * ( i - fNModules / 2.0 - 0.5 ) ;
 435     fPHOSAngle[i-1] = -  angle ;
 436  }
 437 }
 438