TPC/AliTPCParam.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 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.6  1999/10/08 06:27:59  fca
  19 Defaults updated
  20
  21 Revision 1.5  1999/10/05 17:18:27  fca
  22 Correct GetWire check on even/odd fnWires
  23
  24 Revision 1.4  1999/09/29 09:24:34  fca
  25 Introduction of the Copyright and cvs Log
  26
  27 */
  28
  29 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
  30 //  Manager and of geomety  classes for set: TPC                     //
  31 //                                                                   //
  32 //  !sectors are numbered from  0                                     //
  33 //  !pad rows are numbered from 0                                     //
  34 //
  35 //  12.6.   changed z relative
  36 //  Origin:  Marian Ivanov, Uni. of Bratislava, ivanov@fmph.uniba.sk //
  37 //                                                                   //
  38 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
  39
  40
  41 #include <iostream.h>
  42 #include <TMath.h>
  43 #include <TObject.h>
  44 #include "AliTPCSecGeo.h"
  45 #include <AliTPCParam.h>
  46
  47
  48 ClassImp(AliTPCParam)
  49
  50 const static  Int_t kMaxRows=600;
  51
  52
  53 // default values
  54 const static   Int_t kMaxTBin =512;
  55
  56
  57 const static  Float_t kInnerRadiusLow = 83.9;
  58 const static  Float_t kOuterRadiusLow = 146.9;
  59 const static  Float_t kInnerRadiusUp  = 141.3;
  60 const static  Float_t kOuterRadiusUp  = 249.4;
  61
  62 const static  Float_t kInnerAngle = 0.34906585; // 20 degrees
  63 const static  Float_t kInnerAngleShift = 0;
  64 const static  Float_t kOuterAngle = 0.34906585; //  20 degrees
  65 const static  Float_t kOuterAngleShift = 0;
  66
  67 const static Float_t kPadPitchLength = 2.05;
  68 const static Float_t kPadPitchWidth = 0.35;
  69 const static Float_t kPadLength = 2.05;
  70 const static Float_t kPadWidth = 0.35;
  71
  72 //  Number of wires per pad and wire-wire pitch
  73 const static Int_t knWires = 5;
  74 const static  Float_t  kDiffT = 2.2e-2;
  75 const static  Float_t  kDiffL = 2.2e-2;
  76 const static  Float_t  kDriftV  =2.85e6;
  77
  78 const static  Float_t  kOmegaTau = 0.145;
  79 const static  Float_t  kAttCoef = 250.;
  80 const static  Float_t  kOxyCont = 5.e-6;
  81
  82
  83 const static  Float_t  kChipGain = 12;
  84 const static  Float_t  kGasGain = 2e4;
  85 const static  Float_t  kTSample = 2.e-7; //TSAMPLE
  86 const static  Float_t  kTFWHM   = 2.5e-7;  //fwhm of charge distribution
  87
  88 const static  Float_t  kNoise = 1000;  //default noise = 1000 el
  89 const static  Int_t    kZeroSup=5;
  90 const static  Float_t  kPadCoupling=0.5;
  91 //
  92 const static  Float_t  kEdgeSectorSpace = 1.15;
  93 const static  Float_t  kDegtoRad = 0.01745329251994;
  94 const static  Float_t  kRadtoDeg = 57.29577951309;
  95
  96
  97
  98
  99 //___________________________________________
 100 AliTPCParam::AliTPCParam()
 101 {
 102   //constructor set the default parameters
 103   SetDefault();
 104 }
 105
 106
 107 void  AliTPCParam::SetSectorAngles(Float_t innerangle, Float_t innershift, Float_t outerangle,
 108                         Float_t outershift, Bool_t inDegree)
 109 {
 110   //
 111   // set opening angles
 112   fInnerAngle = innerangle;       //opening angle of Inner sector
 113   fInnerAngleShift = innershift;  //shift of first inner sector center to the 0
 114   fOuterAngle = outerangle;       //opening angle of outer sector
 115   fOuterAngleShift = outershift;  //shift of first sector center to the 0
 116   if (inDegree==kTRUE){
 117     fInnerAngle *=kDegtoRad;
 118     fInnerAngleShift *=kDegtoRad;
 119     fOuterAngle *=kDegtoRad;
 120     fOuterAngleShift *=kDegtoRad;
 121   }
 122 }
 123
 124
 125 void AliTPCParam::CRXYZtoXYZ(Float_t *xyz,
 126                const Int_t &sector, const Int_t & padrow, Int_t option) const
 127 {
 128   //transform relative coordinates to absolute
 129   Bool_t rel = ( (option&2)!=0);
 130   Float_t row_first;
 131   row_first = (sector<=fNInnerSector) ? fPadRowLow[0] : fPadRowUp[0];
 132   if (rel==kTRUE)  //if the position is relative to pad row
 133     {
 134       xyz[0]+=row_first;
 135       xyz[0]+=(Int_t) padrow*fPadPitchLength;
 136     }
 137
 138   xyz[2]=z_end-xyz[2];
 139   if (sector<fNInnerSector) {
 140     if ( sector>=(fNInnerSector>>1))    xyz[2]*=-1.;
 141   } else {
 142     if ( (sector-fNInnerSector) >= (fNOuterSector>>1) )    xyz[2]*=-1;
 143   }
 144
 145   Float_t x1=xyz[0];
 146   Float_t y1=xyz[1];
 147   Float_t cos,sin;
 148   AdjustAngles(sector,cos,sin);
 149   xyz[0]= x1*cos - y1*sin;
 150   xyz[1]= x1*sin + y1*cos;
 151 }
 152
 153 void AliTPCParam::XYZtoCRXYZ(Float_t *xyz,
 154                              Int_t &sector, Int_t & padrow, Int_t option)
 155 {
 156    //transform global position to the position relative to the sector padrow
 157   //if option=0  X calculate absolute            calculate sector
 158   //if option=1  X           absolute            use input sector
 159   //if option=2  X           relative to pad row calculate sector
 160   //if option=3  X           relative            use input sector
 161   //!!!!!!!!! WE start to calculate rows from row = 0
 162
 163   Bool_t rel = ( (option&2)!=0);
 164   //option 0 and 2  means that we don't have information about sector
 165   //we calculate sector
 166   if ((option&1)==0){
 167     Float_t angle;
 168     Float_t r = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
 169     if ((xyz[0]==0)&&(xyz[1]==0)) angle = 0;
 170     else
 171       {
 172         angle =TMath::ASin(xyz[1]/r);
 173         if   (xyz[0]<0)   angle=TMath::Pi()-angle;
 174         if ( (xyz[0]>0) && (xyz[1]<0) ) angle=2*TMath::Pi()+angle;
 175       }
 176     //transform global position to the position relative to the sector padrow
 177     //fistly calculate xyz[0] radius  for lover sector
 178     //bacause in this moment we dont know in which sector we are
 179     sector=Int_t((angle-fInnerAngleShift)/fInnerAngle);
 180     Float_t x1;
 181     Float_t y1;
 182     //firstly we suppose that we are in inner sector
 183     Float_t cos,sin;
 184     AdjustAngles(sector,cos,sin);
 185
 186     x1=xyz[0]*cos + xyz[1]*sin;
 187     y1=-xyz[0]*sin + xyz[1]*cos;
 188     if (x1>fOuterRadiusLow)
 189       {
 190         sector=Int_t((angle-fOuterAngleShift)/fOuterAngle)+fNInnerSector;
 191         AdjustAngles(sector,cos,sin);
 192         x1=xyz[0]*cos + xyz[1]*sin;
 193         y1=-xyz[0]*sin + xyz[1]*cos;
 194         if (xyz[2]<0)   sector+=(fNOuterSector>>1);
 195       }
 196     else
 197       if (xyz[2]<0) sector+=(fNInnerSector>>1);
 198
 199   if  (x1<fOuterRadiusLow)
 200     padrow =Int_t( (x1-fPadRowLow[0])/fPadPitchLength+0.5);
 201   else
 202     padrow = Int_t( (x1-fPadRowUp[0])/fPadPitchLength+0.5);
 203   if (rel==kTRUE)
 204       if (x1<fOuterRadiusLow)   x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowLow[0];
 205       else
 206         x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowUp[0];
 207    xyz[0]=x1;
 208    xyz[1]=y1;
 209    xyz[2]=z_end-TMath::Abs(xyz[2]);
 210   }   //endif we don't have information about sector
 211   else{
 212     //if we have information about sector
 213     Float_t cos,sin;
 214     AdjustAngles(sector,cos,sin);
 215     Float_t x1;
 216     Float_t y1;
 217     //rotate to given sector
 218     x1=xyz[0]*cos + xyz[1]*sin;
 219     y1=-xyz[0]*sin + xyz[1]*cos;
 220     //calculate pad row number
 221     if (sector<fNInnerSector) {
 222       padrow =Int_t( (x1-fPadRowLow[0])/fPadPitchLength+1.5)-1;
 223     }
 224     else {
 225       padrow =Int_t( (x1-fPadRowUp[0])/fPadPitchLength+1.5)-1;
 226     }
 227     //if we store relative position calculate position relative to pad row
 228     if (rel==kTRUE){
 229       if (sector<fNInnerSector)
 230         x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowLow[0];
 231       else
 232         x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowUp[0];
 233     }
 234     xyz[0]=x1;
 235     xyz[1]=y1;
 236     xyz[2]=z_end-TMath::Abs(xyz[2]);
 237   }
 238 }
 239
 240 void AliTPCParam::CRYZtoTimePad(const Float_t &y, const Float_t &z,
 241                                 Float_t &time, Float_t &pad,
 242                                 Int_t sector, Int_t padrow)
 243 {
 244   //transform position in cm to position in time slices and pads
 245   Float_t  nofpads = GetNPads(sector,padrow);
 246   Float_t padc=(nofpads+1)/2; // this is the "central" pad for a row
 247   pad = y/(fPadPitchWidth)+padc;
 248   time=z/fZWidth;
 249 }
 250 void AliTPCParam::CRTimePadtoYZ(Float_t &y, Float_t &z,
 251                                 const Float_t &time, const Float_t &pad,
 252                                 Int_t sector, Int_t padrow)
 253 {
 254   //transform position in time slices and pads  to cm
 255    Float_t  nofpads = GetNPads(sector,padrow);
 256    Float_t padc=(nofpads+1)/2; // this is the "central" pad for a row
 257    y=(pad-padc)*fPadPitchWidth;
 258    z=time*fZWidth;
 259 }
 260
 261 Int_t AliTPCParam::GetWire(Float_t & x)
 262 {
 263   //
 264   //return wire number of pad for electron at relative position x
 265   //to the center of the pad
 266   //and adjust x to the wire position
 267   //we suppose that if the wire number is even the center wire
 268   //is at center of pad
 269   //
 270   Float_t xrel= x/fWWPitch;
 271   if ((fnWires&1)==0) xrel+=1;
 272   else  xrel+=0.5;
 273   Int_t nw=Int_t(xrel);
 274   if (xrel<0) nw-=1;
 275
 276   x=(nw*fWWPitch);
 277   if ((fnWires&1)==0) x-=fWWPitch/2.;
 278   return nw;
 279 }
 280
 281 Int_t AliTPCParam::GetIndex(Int_t sector, Int_t row)
 282 {
 283   //
 284   //give index of the given sector and pad row
 285   //no control if the sectors and rows  are reasonable !!!
 286   //
 287   if (sector<fNInnerSector) return sector*fnRowLow+row;
 288   return (fNInnerSector*fnRowLow)+(sector-fNInnerSector)*fnRowUp+row;
 289 }
 290
 291 Bool_t   AliTPCParam::AdjustSectorRow(Int_t index, Int_t & sector, Int_t &row)
 292 {
 293   //
 294   //return sector and padrow for given index
 295   //if index is reasonable return true else return false
 296   //
 297   if ( (index<0) || (index>fNtRows))  return kFALSE;
 298   Int_t outindex = fNInnerSector*fnRowLow;
 299   if (index<outindex) {
 300     sector = index/fnRowLow;
 301     row    = index - sector*fnRowLow;
 302     return kTRUE;
 303   }
 304   index-= outindex;
 305   sector = index/fnRowUp;
 306   row    = index - sector*fnRowUp;
 307   return kTRUE;
 308 }
 309
 310
 311
 312 Int_t AliTPCParam::GetPadRow(Int_t isec, Float_t  &x)
 313 {
 314   //
 315   //return the pad row for given x (transformed)
 316   //
 317   Float_t row_first=GetPadRowRadii(isec,0);
 318   Int_t row = Int_t(( x-row_first+1.5*fPadPitchLength)/fPadPitchLength)-1;
 319   //Int_t will make from -0.5 0 but we want to make -1 so we add and after substract 1
 320   x -=row* fPadPitchLength+row_first;
 321   if (  (row<0)||(row>=GetNRow(isec))) return -1;
 322   else return row;
 323 }
 324
 325 void AliTPCParam::SetDefault()
 326 {
 327   //set default TPC param
 328   fbStatus = kFALSE;
 329   //set sector  parameters
 330   fInnerRadiusLow = kInnerRadiusLow;
 331   fOuterRadiusLow = kOuterRadiusLow;
 332   fInnerRadiusUp  = kInnerRadiusUp;
 333   fOuterRadiusUp  = kOuterRadiusUp;
 334   SetSectorAngles(kInnerAngle,kInnerAngleShift, kOuterAngle, kOuterAngleShift,kFALSE);
 335   // set default pad size and shape
 336   fPadPitchLength  = kPadPitchLength;
 337   fPadPitchWidth   = kPadPitchWidth;
 338   fPadLength  = kPadLength;
 339   fPadWidth   = kPadWidth;
 340   //
 341   fnWires = knWires;
 342   fWWPitch= kPadPitchLength/Float_t(knWires);
 343   fDiffT  = kDiffT;
 344   fDiffL  = kDiffL;
 345   fOmegaTau = kOmegaTau;
 346   fOxyCont  = kOxyCont;
 347   fAttCoef  = kAttCoef;
 348   fNoise  = kNoise;
 349   fChipGain = kChipGain;
 350   fGasGain = kGasGain;
 351   fZeroSup= kZeroSup;
 352   fPadCoupling= kPadCoupling;
 353   fTSample =kTSample;
 354   fTSigma  =kTFWHM/2.35;
 355   fDriftV=kDriftV;
 356   fMaxTBin = kMaxTBin;
 357   fbStatus = Update();
 358 }
 359
 360 void  AliTPCParam::AdjustAngles(Int_t isec, Float_t &cos, Float_t &sin) const
 361 {
 362   //
 363   //set cosinus and sinus of rotation angles for sector isec
 364   //
 365   cos=fRotAngle[isec*2];
 366   sin=fRotAngle[isec*2+1];
 367 }
 368
 369 Bool_t AliTPCParam::Update()
 370 {
 371   //
 372   // update some calculated parameter which must be updated after changing "base"
 373   // parameters
 374   // for example we can change size of pads and according this recalculate number
 375   // of pad rows, number of of pads in given row ....
 376   //
 377   fbStatus = kFALSE;
 378
 379   Int_t i,j;  //loop variables because HP
 380   //-----------------Sector section------------------------------------------
 381   //calclulate number of sectors
 382   fNInnerSector = Int_t(4*TMath::Pi()/fInnerAngle+0.2); // number of inner sectors - factor 0.2 to don't
 383   //be influnced by inprecision
 384   if (fNInnerSector%2) return kFALSE;
 385   fNOuterSector = Int_t(4*TMath::Pi()/fOuterAngle+0.2);
 386   if (fNOuterSector%2) return kFALSE;
 387   fNSector  = fNInnerSector+fNOuterSector;
 388   //calculate sin and cosine of rotations angle
 389   //sectors angles numbering from 0
 390   j=fNInnerSector;
 391   Float_t angle = fInnerAngleShift;
 392   for (i=0; i<fNInnerSector*2; i+=2, j+=2 , angle +=fInnerAngle){
 393     fRotAngle[i]=TMath::Cos(angle);
 394     fRotAngle[i+1]=TMath::Sin(angle);
 395     fRotAngle[j] =  fRotAngle[i];
 396     fRotAngle[j+1] =  fRotAngle[i+1];
 397   }
 398   angle = fOuterAngleShift;
 399   j=(fNInnerSector+fNOuterSector/2)*2;
 400   for (i=fNInnerSector*2; i<fNSector*2; i+=2,j+=2, angle +=fOuterAngle){
 401     fRotAngle[i]=TMath::Cos(angle);
 402     fRotAngle[i+1]=TMath::Sin(angle);
 403     fRotAngle[j] =  fRotAngle[i];
 404     fRotAngle[j+1] =  fRotAngle[i+1];
 405   }
 406
 407
 408   //----------------PAD section------------------------------------
 409   //recalculate and check some geometric parameters
 410   if (0.001>fPadPitchLength){
 411     cout<<"ERROR !!! Small pad pitch length \n"<<flush;
 412     return kFALSE;
 413   }
 414   if (fPadPitchLength<fPadLength) {
 415     cout<<"ERROR !!! Pitch length  smaller then length of pad \n"<<flush;
 416     return kFALSE;
 417   }
 418   fnRowUp   = Int_t((0.01+fOuterRadiusUp-fOuterRadiusLow)/fPadPitchLength)+1;
 419   if ( kMaxRows<fnRowUp) fnRowUp = kMaxRows;
 420   if (1>fnRowUp) return kFALSE;
 421
 422   fnRowLow   = Int_t((0.01+fInnerRadiusUp-fInnerRadiusLow)/fPadPitchLength)+1;
 423   if ( kMaxRows<fnRowLow) fnRowUp = kMaxRows;
 424   if (1>fnRowLow) return kFALSE;
 425   // adjust upper sectors pad row positions and pad numbers
 426   for (i = 0;i<fnRowUp;i++)
 427     {
 428        Float_t x  = fOuterRadiusLow +fPadPitchLength*(Float_t)i;
 429        //Float_t y =  x*2*tan(alpha_up/2)-kEdgeSectorSpace;
 430        Float_t y = (x-0.5*fPadPitchLength)*tan(fOuterAngle/2)-kEdgeSectorSpace
 431        -fPadPitchWidth/2.;
 432        fPadRowUp[i] = x;
 433        fnPadsUp[i] = 1+2*(Int_t)(y/fPadPitchWidth) ;
 434
 435     }
 436   // adjust lower sectors pad row positions and pad numbers
 437   for (i = 0;i<fnRowLow;i++)
 438     {
 439        Float_t x  = fInnerRadiusLow +fPadPitchLength*(Float_t)i;
 440        //  Float_t y =  x*2*tan(alpha_low/2)-kEdgeSectorSpace;
 441        Float_t y = (x-0.5*fPadPitchLength)*tan(fInnerAngle/2)-kEdgeSectorSpace
 442        -fPadPitchWidth/2.;
 443        fPadRowLow[i] = x;
 444        fnPadsLow[i] = 1+2*(Int_t)(y/fPadPitchWidth) ;
 445
 446     }
 447
 448   //that variable are not writen to the file there are calculated
 449   //
 450   fWWPitch= fPadPitchLength/Float_t(fnWires);
 451   fZWidth = fTSample*fDriftV;
 452   fNtRows = fNInnerSector*fnRowLow+fNOuterSector*fnRowUp;
 453   fbStatus = kTRUE;
 454   return kTRUE;
 455 }
 456
 457
 458
 459 Bool_t AliTPCParam::GetStatus()
 460 {
 461   //get information about object consistency
 462   return fbStatus;
 463 }
 464
 465 Int_t AliTPCParam::GetNRowLow() const
 466 {
 467   //get the number of pad rows in low sector
 468   return fnRowLow;
 469 }
 470 Int_t AliTPCParam::GetNRowUp() const
 471 {
 472   //get the number of pad rows in up sector
 473   return fnRowUp;
 474 }
 475 Float_t AliTPCParam::GetPadRowRadiiLow(Int_t irow) const
 476 {
 477   //get the pad row (irow) radii
 478   if ( !(irow<0) && (irow<fnRowLow) )
 479     return  fPadRowLow[irow];
 480   else
 481     return 0;
 482 }
 483
 484 Float_t AliTPCParam::GetPadRowRadiiUp(Int_t irow) const
 485 {
 486   //get the pad row (irow) radii
 487  if ( !(irow<0) && (irow<fnRowUp) )
 488     return  fPadRowUp[irow];
 489   else
 490     return 0;
 491 }
 492
 493 Int_t AliTPCParam::GetNPadsLow(Int_t irow) const
 494 {
 495   //get the number of pads in row irow
 496   if ( !(irow<0) && (irow<fnRowLow) )
 497     return  fnPadsLow[irow];
 498   else
 499     return 0;
 500 }
 501
 502
 503 Int_t AliTPCParam::GetNPadsUp(Int_t irow) const
 504 {
 505   //get the number of pads in row irow
 506   if ( !(irow<0) && (irow<fnRowUp) )
 507     return  fnPadsUp[irow];
 508   else
 509     return 0;
 510 }
 511
 512
 513 void AliTPCParam::Streamer(TBuffer &R__b)
 514 {
 515    // Stream an object of class AliTPC.
 516
 517    if (R__b.IsReading()) {
 518       Version_t R__v = R__b.ReadVersion(); if (R__v) { }
 519       TObject::Streamer(R__b);
 520       if (R__v < 2) return;
 521       //sector parameters
 522       R__b >> fInnerRadiusLow;
 523       R__b >> fInnerRadiusUp;
 524       R__b >> fOuterRadiusLow;
 525       R__b >> fOuterRadiusUp;
 526       R__b >> fInnerAngle;
 527       R__b >> fInnerAngleShift;
 528       R__b >> fOuterAngle;
 529       R__b >> fOuterAngleShift;
 530       //pad parameters
 531       R__b >> fPadPitchLength;
 532       R__b >> fPadPitchWidth;
 533       R__b >> fPadLength;
 534       R__b >> fPadWidth;
 535
 536       R__b >> fnWires;
 537       //gas parameters
 538       R__b >>fDiffT;
 539       R__b >>fDiffL;
 540       R__b >>fGasGain;
 541       R__b >>fDriftV;
 542       R__b >>fOmegaTau;
 543       R__b >>fOxyCont;
 544       R__b >>fAttCoef;
 545
 546       R__b >>fPadCoupling;
 547       R__b >>fZeroSup;
 548       R__b >>fNoise;
 549       R__b >>fChipGain;
 550
 551       R__b >>fTSample;
 552       R__b >>fTSigma;
 553       //
 554       Update();
 555    } else {
 556       R__b.WriteVersion(AliTPCParam::IsA());
 557       TObject::Streamer(R__b);
 558       R__b << fInnerRadiusLow;
 559       R__b << fInnerRadiusUp;
 560       R__b << fOuterRadiusLow;
 561       R__b << fOuterRadiusUp;
 562       R__b << fInnerAngle;
 563       R__b << fInnerAngleShift;
 564       R__b << fOuterAngle;
 565       R__b << fOuterAngleShift;
 566
 567       R__b << fPadPitchLength;
 568       R__b << fPadPitchWidth;
 569       R__b << fPadLength;
 570       R__b << fPadWidth;
 571
 572       R__b << fnWires;
 573
 574       R__b <<fDiffT;
 575       R__b <<fDiffL;
 576       R__b <<fGasGain;
 577       R__b <<fDriftV;
 578       R__b <<fOmegaTau;
 579       R__b <<fOxyCont;
 580       R__b <<fAttCoef;
 581
 582
 583       R__b <<fPadCoupling;
 584       R__b <<fZeroSup;
 585       R__b <<fNoise;
 586       R__b <<fChipGain;
 587
 588       R__b <<fTSample;
 589       R__b <<fTSigma;
 590    }
 591 }
 592