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 */
  19
  20 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
  21 //  Manager and of geomety  classes for set: TPC                     //
  22 //                                                                   //
  23 //  !sectors are numbered from  0                                     //
  24 //  !pad rows are numbered from 0                                     //
  25 //
  26 //  12.6.   changed z relative
  27 //  Origin:  Marian Ivanov, Uni. of Bratislava, ivanov@fmph.uniba.sk //
  28 //                                                                   //
  29 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
  30
  31
  32 #include <iostream.h>
  33 #include <TMath.h>
  34 #include <TObject.h>
  35 #include "AliTPCSecGeo.h"
  36 #include <AliTPCParam.h>
  37
  38
  39 ClassImp(AliTPCParam)
  40
  41 const static  Int_t kMaxRows=600;
  42
  43
  44 // default values
  45 const static   Int_t kMaxTBin =512;
  46
  47
  48 const static  Float_t kInnerRadiusLow = 89.45;
  49 const static  Float_t kOuterRadiusLow = 143.725;
  50 const static  Float_t kInnerRadiusUp  = 134.55;
  51 const static  Float_t kOuterRadiusUp  = 248.275;
  52
  53 const static  Float_t kInnerAngle = 0.523598775; // 30 degrees
  54 const static  Float_t kInnerAngleShift = 0;
  55 const static  Float_t kOuterAngle = 0.261799387; //  15 degrees
  56 const static  Float_t kOuterAngleShift = 0;
  57
  58 const static Float_t kPadPitchLength = 2.05;
  59 const static Float_t kPadPitchWidth = 0.35;
  60 const static Float_t kPadLength = 2.05;
  61 const static Float_t kPadWidth = 0.35;
  62
  63 //  Number of wires per pad and wire-wire pitch
  64 const static Int_t knWires = 5;
  65 const static  Float_t  kDiffT = 2.2e-2;
  66 const static  Float_t  kDiffL = 2.2e-2;
  67 const static  Float_t  kDriftV  =2.85e6;
  68
  69 const static  Float_t  kOmegaTau = 0.145;
  70 const static  Float_t  kAttCoef = 250.;
  71 const static  Float_t  kOxyCont = 5.e-6;
  72
  73
  74 const static  Float_t  kChipGain = 24;
  75 const static  Float_t  kGasGain = 1e4;
  76 const static  Float_t  kTSample = 2.e-7; //TSAMPLE
  77 const static  Float_t  kTFWHM   = 2.5e-7;  //fwhm of charge distribution
  78
  79 const static  Float_t  kNoise = 500;  //default noise = 1000 el
  80 const static  Int_t    kZeroSup=5;
  81 const static  Float_t  kPadCoupling=0.5;
  82 //
  83 const static  Float_t  kEdgeSectorSpace = 1.15;
  84 const static  Float_t  kDegtoRad = 0.01745329251994;
  85 const static  Float_t  kRadtoDeg = 57.29577951309;
  86
  87
  88
  89
  90 //___________________________________________
  91 AliTPCParam::AliTPCParam()
  92 {
  93   //constructor set the default parameters
  94   SetDefault();
  95 }
  96
  97
  98 void  AliTPCParam::SetSectorAngles(Float_t innerangle, Float_t innershift, Float_t outerangle,
  99                         Float_t outershift, Bool_t inDegree)
 100 {
 101   //
 102   // set opening angles
 103   fInnerAngle = innerangle;       //opening angle of Inner sector
 104   fInnerAngleShift = innershift;  //shift of first inner sector center to the 0
 105   fOuterAngle = outerangle;       //opening angle of outer sector
 106   fOuterAngleShift = outershift;  //shift of first sector center to the 0
 107   if (inDegree==kTRUE){
 108     fInnerAngle *=kDegtoRad;
 109     fInnerAngleShift *=kDegtoRad;
 110     fOuterAngle *=kDegtoRad;
 111     fOuterAngleShift *=kDegtoRad;
 112   }
 113 }
 114
 115
 116 void AliTPCParam::CRXYZtoXYZ(Float_t *xyz,
 117                const Int_t &sector, const Int_t & padrow, Int_t option) const
 118 {
 119   //transform relative coordinates to absolute
 120   Bool_t rel = ( (option&2)!=0);
 121   Float_t row_first;
 122   row_first = (sector<=fNInnerSector) ? fPadRowLow[0] : fPadRowUp[0];
 123   if (rel==kTRUE)  //if the position is relative to pad row
 124     {
 125       xyz[0]+=row_first;
 126       xyz[0]+=(Int_t) padrow*fPadPitchLength;
 127     }
 128
 129   xyz[2]=z_end-xyz[2];
 130   if (sector<fNInnerSector) {
 131     if ( sector>=(fNInnerSector>>1))    xyz[2]*=-1.;
 132   } else {
 133     if ( (sector-fNInnerSector) >= (fNOuterSector>>1) )    xyz[2]*=-1;
 134   }
 135
 136   Float_t x1=xyz[0];
 137   Float_t y1=xyz[1];
 138   Float_t cos,sin;
 139   AdjustAngles(sector,cos,sin);
 140   xyz[0]= x1*cos - y1*sin;
 141   xyz[1]= x1*sin + y1*cos;
 142 }
 143
 144 void AliTPCParam::XYZtoCRXYZ(Float_t *xyz,
 145                              Int_t &sector, Int_t & padrow, Int_t option)
 146 {
 147    //transform global position to the position relative to the sector padrow
 148   //if option=0  X calculate absolute            calculate sector
 149   //if option=1  X           absolute            use input sector
 150   //if option=2  X           relative to pad row calculate sector
 151   //if option=3  X           relative            use input sector
 152   //!!!!!!!!! WE start to calculate rows from row = 0
 153
 154   Bool_t rel = ( (option&2)!=0);
 155   //option 0 and 2  means that we don't have information about sector
 156   //we calculate sector
 157   if ((option&1)==0){
 158     Float_t angle;
 159     Float_t r = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
 160     if ((xyz[0]==0)&&(xyz[1]==0)) angle = 0;
 161     else
 162       {
 163         angle =TMath::ASin(xyz[1]/r);
 164         if   (xyz[0]<0)   angle=TMath::Pi()-angle;
 165         if ( (xyz[0]>0) && (xyz[1]<0) ) angle=2*TMath::Pi()+angle;
 166       }
 167     //transform global position to the position relative to the sector padrow
 168     //fistly calculate xyz[0] radius  for lover sector
 169     //bacause in this moment we dont know in which sector we are
 170     sector=Int_t((angle-fInnerAngleShift)/fInnerAngle);
 171     Float_t x1;
 172     Float_t y1;
 173     //firstly we suppose that we are in inner sector
 174     Float_t cos,sin;
 175     AdjustAngles(sector,cos,sin);
 176
 177     x1=xyz[0]*cos + xyz[1]*sin;
 178     y1=-xyz[0]*sin + xyz[1]*cos;
 179     if (x1>fOuterRadiusLow)
 180       {
 181         sector=Int_t((angle-fOuterAngleShift)/fOuterAngle)+fNInnerSector;
 182         AdjustAngles(sector,cos,sin);
 183         x1=xyz[0]*cos + xyz[1]*sin;
 184         y1=-xyz[0]*sin + xyz[1]*cos;
 185         if (xyz[2]<0)   sector+=(fNOuterSector>>1);
 186       }
 187     else
 188       if (xyz[2]<0) sector+=(fNInnerSector>>1);
 189
 190   if  (x1<fOuterRadiusLow)
 191     padrow =Int_t( (x1-fPadRowLow[0])/fPadPitchLength+0.5);
 192   else
 193     padrow = Int_t( (x1-fPadRowUp[0])/fPadPitchLength+0.5);
 194   if (rel==kTRUE)
 195       if (x1<fOuterRadiusLow)   x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowLow[0];
 196       else
 197         x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowUp[0];
 198    xyz[0]=x1;
 199    xyz[1]=y1;
 200    xyz[2]=z_end-TMath::Abs(xyz[2]);
 201   }   //endif we don't have information about sector
 202   else{
 203     //if we have information about sector
 204     Float_t cos,sin;
 205     AdjustAngles(sector,cos,sin);
 206     Float_t x1;
 207     Float_t y1;
 208     //rotate to given sector
 209     x1=xyz[0]*cos + xyz[1]*sin;
 210     y1=-xyz[0]*sin + xyz[1]*cos;
 211     //calculate pad row number
 212     if (sector<fNInnerSector) {
 213       padrow =Int_t( (x1-fPadRowLow[0])/fPadPitchLength+1.5)-1;
 214     }
 215     else {
 216       padrow =Int_t( (x1-fPadRowUp[0])/fPadPitchLength+1.5)-1;
 217     }
 218     //if we store relative position calculate position relative to pad row
 219     if (rel==kTRUE){
 220       if (sector<fNInnerSector)
 221         x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowLow[0];
 222       else
 223         x1-=padrow*fPadPitchLength+fPadRowUp[0];
 224     }
 225     xyz[0]=x1;
 226     xyz[1]=y1;
 227     xyz[2]=z_end-TMath::Abs(xyz[2]);
 228   }
 229 }
 230
 231 void AliTPCParam::CRYZtoTimePad(const Float_t &y, const Float_t &z,
 232                                 Float_t &time, Float_t &pad,
 233                                 Int_t sector, Int_t padrow)
 234 {
 235   //transform position in cm to position in time slices and pads
 236   Float_t  nofpads = GetNPads(sector,padrow);
 237   Float_t padc=(nofpads+1)/2; // this is the "central" pad for a row
 238   pad = y/(fPadPitchWidth)+padc;
 239   time=z/fZWidth;
 240 }
 241 void AliTPCParam::CRTimePadtoYZ(Float_t &y, Float_t &z,
 242                                 const Float_t &time, const Float_t &pad,
 243                                 Int_t sector, Int_t padrow)
 244 {
 245   //transform position in time slices and pads  to cm
 246    Float_t  nofpads = GetNPads(sector,padrow);
 247    Float_t padc=(nofpads+1)/2; // this is the "central" pad for a row
 248    y=(pad-padc)*fPadPitchWidth;
 249    z=time*fZWidth;
 250 }
 251
 252 Int_t AliTPCParam::GetWire(Float_t & x)
 253 {
 254   //
 255   //return wire number of pad for electron at relative position x
 256   //to the center of the pad
 257   //and adjust x to the wire position
 258   //we suppose that if the wire number is even the center wire
 259   //is at center of pad
 260   //
 261   Float_t xrel= x/fWWPitch;
 262   if ((fnWires>>1)==0) xrel+=1;
 263   else  xrel+=0.5;
 264   Int_t nw=Int_t(xrel);
 265   if (xrel<0) nw-=1;
 266
 267   x=(nw*fWWPitch);
 268   if ((fnWires>>1)==0) x-=fWWPitch/2.;
 269   return nw;
 270 }
 271
 272 Int_t AliTPCParam::GetIndex(Int_t sector, Int_t row)
 273 {
 274   //
 275   //give index of the given sector and pad row
 276   //no control if the sectors and rows  are reasonable !!!
 277   //
 278   if (sector<fNInnerSector) return sector*fnRowLow+row;
 279   return (fNInnerSector*fnRowLow)+(sector-fNInnerSector)*fnRowUp+row;
 280 }
 281
 282 Bool_t   AliTPCParam::AdjustSectorRow(Int_t index, Int_t & sector, Int_t &row)
 283 {
 284   //
 285   //return sector and padrow for given index
 286   //if index is reasonable return true else return false
 287   //
 288   if ( (index<0) || (index>fNtRows))  return kFALSE;
 289   Int_t outindex = fNInnerSector*fnRowLow;
 290   if (index<outindex) {
 291     sector = index/fnRowLow;
 292     row    = index - sector*fnRowLow;
 293     return kTRUE;
 294   }
 295   index-= outindex;
 296   sector = index/fnRowUp;
 297   row    = index - sector*fnRowUp;
 298   return kTRUE;
 299 }
 300
 301
 302
 303 Int_t AliTPCParam::GetPadRow(Int_t isec, Float_t  &x)
 304 {
 305   //
 306   //return the pad row for given x (transformed)
 307   //
 308   Float_t row_first=GetPadRowRadii(isec,0);
 309   Int_t row = Int_t(( x-row_first+1.5*fPadPitchLength)/fPadPitchLength)-1;
 310   //Int_t will make from -0.5 0 but we want to make -1 so we add and after substract 1
 311   x -=row* fPadPitchLength+row_first;
 312   if (  (row<0)||(row>=GetNRow(isec))) return -1;
 313   else return row;
 314 }
 315
 316 void AliTPCParam::SetDefault()
 317 {
 318   //set default TPC param
 319   fbStatus = kFALSE;
 320   //set sector  parameters
 321   fInnerRadiusLow = kInnerRadiusLow;
 322   fOuterRadiusLow = kOuterRadiusLow;
 323   fInnerRadiusUp  = kInnerRadiusUp;
 324   fOuterRadiusUp  = kOuterRadiusUp;
 325   SetSectorAngles(kInnerAngle,kInnerAngleShift, kOuterAngle, kOuterAngleShift);
 326   // set default pad size and shape
 327   fPadPitchLength  = kPadPitchLength;
 328   fPadPitchWidth   = kPadPitchWidth;
 329   fPadLength  = kPadLength;
 330   fPadWidth   = kPadWidth;
 331   //
 332   fnWires = knWires;
 333   fWWPitch= kPadPitchLength/Float_t(knWires);
 334   fDiffT  = kDiffT;
 335   fDiffL  = kDiffL;
 336   fOmegaTau = kOmegaTau;
 337   fOxyCont  = kOxyCont;
 338   fAttCoef  = kAttCoef;
 339   fNoise  = kNoise;
 340   fChipGain = kChipGain;
 341   fGasGain = kGasGain;
 342   fZeroSup= kZeroSup;
 343   fPadCoupling= kPadCoupling;
 344   fTSample =kTSample;
 345   fTSigma  =kTFWHM/2.35;
 346   fDriftV=kDriftV;
 347   fMaxTBin = kMaxTBin;
 348   fbStatus = Update();
 349 }
 350
 351 void  AliTPCParam::AdjustAngles(Int_t isec, Float_t &cos, Float_t &sin) const
 352 {
 353   //
 354   //set cosinus and sinus of rotation angles for sector isec
 355   //
 356   cos=fRotAngle[isec*2];
 357   sin=fRotAngle[isec*2+1];
 358 }
 359
 360 Bool_t AliTPCParam::Update()
 361 {
 362   //
 363   // update some calculated parameter which must be updated after changing "base"
 364   // parameters
 365   // for example we can change size of pads and according this recalculate number
 366   // of pad rows, number of of pads in given row ....
 367   //
 368   fbStatus = kFALSE;
 369
 370   Int_t i,j;  //loop variables because HP
 371   //-----------------Sector section------------------------------------------
 372   //calclulate number of sectors
 373   fNInnerSector = Int_t(4*TMath::Pi()/fInnerAngle+0.2); // number of inner sectors - factor 0.2 to don't
 374   //be influnced by inprecision
 375   if (fNInnerSector%2) return kFALSE;
 376   fNOuterSector = Int_t(4*TMath::Pi()/fOuterAngle+0.2);
 377   if (fNOuterSector%2) return kFALSE;
 378   fNSector  = fNInnerSector+fNOuterSector;
 379   //calculate sin and cosine of rotations angle
 380   //sectors angles numbering from 0
 381   j=fNInnerSector;
 382   Float_t angle = fInnerAngleShift;
 383   for (i=0; i<fNInnerSector*2; i+=2, j+=2 , angle +=fInnerAngle){
 384     fRotAngle[i]=TMath::Cos(angle);
 385     fRotAngle[i+1]=TMath::Sin(angle);
 386     fRotAngle[j] =  fRotAngle[i];
 387     fRotAngle[j+1] =  fRotAngle[i+1];
 388   }
 389   angle = fOuterAngleShift;
 390   j=(fNInnerSector+fNOuterSector/2)*2;
 391   for (i=fNInnerSector*2; i<fNSector*2; i+=2,j+=2, angle +=fOuterAngle){
 392     fRotAngle[i]=TMath::Cos(angle);
 393     fRotAngle[i+1]=TMath::Sin(angle);
 394     fRotAngle[j] =  fRotAngle[i];
 395     fRotAngle[j+1] =  fRotAngle[i+1];
 396   }
 397
 398
 399   //----------------PAD section------------------------------------
 400   //recalculate and check some geometric parameters
 401   if (0.001>fPadPitchLength){
 402     cout<<"ERROR !!! Small pad pitch length \n"<<flush;
 403     return kFALSE;
 404   }
 405   if (fPadPitchLength<fPadLength) {
 406     cout<<"ERROR !!! Pitch length  smaller then length of pad \n"<<flush;
 407     return kFALSE;
 408   }
 409   fnRowUp   = Int_t((0.01+fOuterRadiusUp-fOuterRadiusLow)/fPadPitchLength)+1;
 410   if ( kMaxRows<fnRowUp) fnRowUp = kMaxRows;
 411   if (1>fnRowUp) return kFALSE;
 412
 413   fnRowLow   = Int_t((0.01+fInnerRadiusUp-fInnerRadiusLow)/fPadPitchLength)+1;
 414   if ( kMaxRows<fnRowLow) fnRowUp = kMaxRows;
 415   if (1>fnRowLow) return kFALSE;
 416   // adjust upper sectors pad row positions and pad numbers
 417   for (i = 0;i<fnRowUp;i++)
 418     {
 419        Float_t x  = fOuterRadiusLow +fPadPitchLength*(Float_t)i;
 420        //Float_t y =  x*2*tan(alpha_up/2)-kEdgeSectorSpace;
 421        Float_t y = (x-0.5*fPadPitchLength)*tan(fOuterAngle/2)-kEdgeSectorSpace
 422        -fPadPitchWidth/2.;
 423        fPadRowUp[i] = x;
 424        fnPadsUp[i] = 1+2*(Int_t)(y/fPadPitchWidth) ;
 425
 426     }
 427   // adjust lower sectors pad row positions and pad numbers
 428   for (i = 0;i<fnRowLow;i++)
 429     {
 430        Float_t x  = fInnerRadiusLow +fPadPitchLength*(Float_t)i;
 431        //  Float_t y =  x*2*tan(alpha_low/2)-kEdgeSectorSpace;
 432        Float_t y = (x-0.5*fPadPitchLength)*tan(fInnerAngle/2)-kEdgeSectorSpace
 433        -fPadPitchWidth/2.;
 434        fPadRowLow[i] = x;
 435        fnPadsLow[i] = 1+2*(Int_t)(y/fPadPitchWidth) ;
 436
 437     }
 438
 439   //that variable are not writen to the file there are calculated
 440   //
 441   fWWPitch= fPadPitchLength/Float_t(fnWires);
 442   fZWidth = fTSample*fDriftV;
 443   fNtRows = fNInnerSector*fnRowLow+fNOuterSector*fnRowUp;
 444   fbStatus = kTRUE;
 445   return kTRUE;
 446 }
 447
 448
 449
 450 Bool_t AliTPCParam::GetStatus()
 451 {
 452   //get information about object consistency
 453   return fbStatus;
 454 }
 455
 456 Int_t AliTPCParam::GetNRowLow() const
 457 {
 458   //get the number of pad rows in low sector
 459   return fnRowLow;
 460 }
 461 Int_t AliTPCParam::GetNRowUp() const
 462 {
 463   //get the number of pad rows in up sector
 464   return fnRowUp;
 465 }
 466 Float_t AliTPCParam::GetPadRowRadiiLow(Int_t irow) const
 467 {
 468   //get the pad row (irow) radii
 469   if ( !(irow<0) && (irow<fnRowLow) )
 470     return  fPadRowLow[irow];
 471   else
 472     return 0;
 473 }
 474
 475 Float_t AliTPCParam::GetPadRowRadiiUp(Int_t irow) const
 476 {
 477   //get the pad row (irow) radii
 478  if ( !(irow<0) && (irow<fnRowUp) )
 479     return  fPadRowUp[irow];
 480   else
 481     return 0;
 482 }
 483
 484 Int_t AliTPCParam::GetNPadsLow(Int_t irow) const
 485 {
 486   //get the number of pads in row irow
 487   if ( !(irow<0) && (irow<fnRowLow) )
 488     return  fnPadsLow[irow];
 489   else
 490     return 0;
 491 }
 492
 493
 494 Int_t AliTPCParam::GetNPadsUp(Int_t irow) const
 495 {
 496   //get the number of pads in row irow
 497   if ( !(irow<0) && (irow<fnRowUp) )
 498     return  fnPadsUp[irow];
 499   else
 500     return 0;
 501 }
 502
 503
 504 void AliTPCParam::Streamer(TBuffer &R__b)
 505 {
 506    // Stream an object of class AliTPC.
 507
 508    if (R__b.IsReading()) {
 509       Version_t R__v = R__b.ReadVersion(); if (R__v) { }
 510       TObject::Streamer(R__b);
 511       if (R__v < 2) return;
 512       //sector parameters
 513       R__b >> fInnerRadiusLow;
 514       R__b >> fInnerRadiusUp;
 515       R__b >> fOuterRadiusLow;
 516       R__b >> fOuterRadiusUp;
 517       R__b >> fInnerAngle;
 518       R__b >> fInnerAngleShift;
 519       R__b >> fOuterAngle;
 520       R__b >> fOuterAngleShift;
 521       //pad parameters
 522       R__b >> fPadPitchLength;
 523       R__b >> fPadPitchWidth;
 524       R__b >> fPadLength;
 525       R__b >> fPadWidth;
 526
 527       R__b >> fnWires;
 528       //gas parameters
 529       R__b >>fDiffT;
 530       R__b >>fDiffL;
 531       R__b >>fGasGain;
 532       R__b >>fDriftV;
 533       R__b >>fOmegaTau;
 534       R__b >>fOxyCont;
 535       R__b >>fAttCoef;
 536
 537       R__b >>fPadCoupling;
 538       R__b >>fZeroSup;
 539       R__b >>fNoise;
 540       R__b >>fChipGain;
 541
 542       R__b >>fTSample;
 543       R__b >>fTSigma;
 544       //
 545       Update();
 546    } else {
 547       R__b.WriteVersion(AliTPCParam::IsA());
 548       TObject::Streamer(R__b);
 549       R__b << fInnerRadiusLow;
 550       R__b << fInnerRadiusUp;
 551       R__b << fOuterRadiusLow;
 552       R__b << fOuterRadiusUp;
 553       R__b << fInnerAngle;
 554       R__b << fInnerAngleShift;
 555       R__b << fOuterAngle;
 556       R__b << fOuterAngleShift;
 557
 558       R__b << fPadPitchLength;
 559       R__b << fPadPitchWidth;
 560       R__b << fPadLength;
 561       R__b << fPadWidth;
 562
 563       R__b << fnWires;
 564
 565       R__b <<fDiffT;
 566       R__b <<fDiffL;
 567       R__b <<fGasGain;
 568       R__b <<fDriftV;
 569       R__b <<fOmegaTau;
 570       R__b <<fOxyCont;
 571       R__b <<fAttCoef;
 572
 573
 574       R__b <<fPadCoupling;
 575       R__b <<fZeroSup;
 576       R__b <<fNoise;
 577       R__b <<fChipGain;
 578
 579       R__b <<fTSample;
 580       R__b <<fTSigma;
 581    }
 582 }
 583