TRD/AliTRDgeometry.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 /* $Id$ */
  17
  18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                           //
  20 //  TRD geometry class                                                       //
  21 //                                                                           //
  22 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24
  25 #include <TError.h>
  26
  27 #include "AliRunLoader.h"
  28 #include "AliTRDgeometry.h"
  29 #include "AliTRDparameter.h"
  30 #include "AliTRDpadPlane.h"
  31
  32 #include "AliRun.h"
  33 #include "AliTRD.h"
  34
  35 ClassImp(AliTRDgeometry)
  36
  37 //_____________________________________________________________________________
  38
  39   //
  40   // The geometry constants
  41   //
  42   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
  43   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
  44   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
  45   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
  46
  47   //
  48   // Dimensions of the detector
  49   //
  50
  51   // Inner and outer radius of the mother volumes
  52   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
  53   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
  54
  55   // Upper and lower length of the mother volumes
  56   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
  57   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
  58
  59   // Parameter of the BTR mother volumes
  60   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
  61   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
  62   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
  63   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
  64   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
  65   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
  66
  67   // The super module side plates
  68   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMpltT  =   0.2;
  69   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMgapT  =   0.5;
  70
  71   // Height of different chamber parts
  72   // Radiator
  73   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
  74   // Drift region
  75   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
  76   // Amplification region
  77   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
  78   // Readout
  79   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.316;
  80   // Total height
  81   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
  82                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
  83                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
  84                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
  85
  86   // Vertical spacing of the chambers
  87   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   1.784;
  88
  89   // Horizontal spacing of the chambers
  90   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
  91
  92   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
  93   // Lower aluminum frame
  94   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
  95   // Lower G10 frame sides
  96   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
  97   // Lower G10 frame front
  98   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
  99   // Upper G10 frame
 100   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 101   // Upper Al frame
 102   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 103
 104   // Additional width of the readout chamber frames
 105   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 106
 107   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 108   //const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 109   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   0.0;
 110   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.0;
 111
 112   //
 113   // Thickness of the the material layers
 114   //
 115   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 116   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 117   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 118   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 119   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 120                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 121   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 122   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 123   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 124   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 125   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 126
 127   //
 128   // Position of the material layers
 129   //
 130   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 131   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 133   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 136   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 137   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 138   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 139
 140 //_____________________________________________________________________________
 141 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 142 {
 143   //
 144   // AliTRDgeometry default constructor
 145   //
 146
 147   Init();
 148
 149 }
 150
 151 //_____________________________________________________________________________
 152 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 153 {
 154   //
 155   // AliTRDgeometry destructor
 156   //
 157
 158 }
 159
 160 //_____________________________________________________________________________
 161 void AliTRDgeometry::Init()
 162 {
 163   //
 164   // Initializes the geometry parameter
 165   //
 166   // The maximum number of pads
 167   // and the position of pad 0,0,0
 168   //
 169   // chambers seen from the top:
 170   //     +----------------------------+
 171   //     |                            |
 172   //     |                            |      ^
 173   //     |                            |  rphi|
 174   //     |                            |      |
 175   //     |0                           |      |
 176   //     +----------------------------+      +------>
 177   //                                             z
 178   // chambers seen from the side:            ^
 179   //     +----------------------------+ drift|
 180   //     |0                           |      |
 181   //     |                            |      |
 182   //     +----------------------------+      +------>
 183   //                                             z
 184   //
 185   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 186   // closest to the readout !!!
 187   //
 188
 189   Int_t icham;
 190   Int_t iplan;
 191   Int_t isect;
 192
 193   // The outer width of the chambers
 194   //
 195   // Changed with the introduction of
 196   // the new layer 0. The old layer 6
 197   // is removed.
 198   fCwidth[0] =  90.4;
 199   fCwidth[1] =  94.8;
 200   fCwidth[2] =  99.3;
 201   fCwidth[3] = 103.7;
 202   fCwidth[4] = 108.1;
 203   fCwidth[5] = 112.6;
 204   // Old layer 6
 205   // fCwidth[5] = 117.0;
 206
 207   // The outer lengths of the chambers
 208   // Includes the spacings between the chambers!
 209   // Changed with the introduction of
 210   // the new layer 0. The old layer 6
 211   // is removed.
 212   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 213                                      , { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 214                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 215                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
 216                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
 217                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 218   // Old layer 6
 219   //                                 , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 220
 221   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 222     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 223       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 224       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 225       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 226     }
 227   }
 228
 229   // The rotation matrix elements
 230   Float_t phi = 0;
 231   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 232     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 233     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 234     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 235     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 236     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 237     phi = -1.0 * phi;
 238     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 239     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 240     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 241     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 242   }
 243
 244 }
 245
 246 //_____________________________________________________________________________
 247 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t* )
 248 {
 249   //
 250   // Create TRD geometry
 251   //
 252
 253 }
 254
 255 //_____________________________________________________________________________
 256 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Double_t *local
 257                                    , Double_t *global
 258                                    , AliTRDparameter *par) const
 259 {
 260   //
 261   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 262   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 263   //
 264
 265   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 266   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 267   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 268
 269   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global,par);
 270
 271 }
 272
 273 //_____________________________________________________________________________
 274 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 275                                   , Double_t *local, Double_t *global
 276                                   , AliTRDparameter *par) const
 277 {
 278   //
 279   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 280   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 281   //
 282
 283   if (!par) {
 284     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
 285     return kFALSE;
 286   }
 287
 288   AliTRDpadPlane *padPlane = par->GetPadPlane(iplan,icham);
 289
 290   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 291   Int_t    row       = ((Int_t) local[0]);
 292   Int_t    col       = ((Int_t) local[1]);
 293   Float_t  timeSlice = local[2] + 0.5;
 294   Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
 295
 296   Double_t  rot[3];
 297   rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 298          * par->GetDriftVelocity()/par->GetSamplingFrequency();
 299   rot[1] = padPlane->GetColPos(col) - 0.5 * padPlane->GetColSize(col);
 300   rot[2] = padPlane->GetRowPos(row) - 0.5 * padPlane->GetRowSize(row);
 301
 302   // Rotate back to original position
 303   Int_t idet = GetDetector(iplan,icham,isect);
 304   return RotateBack(idet,rot,global);
 305
 306 }
 307
 308 //_____________________________________________________________________________
 309 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Local(Int_t mode, Double_t *local, Double_t *global
 310                                    , Int_t* index,  AliTRDparameter *par) const
 311 {
 312   //
 313   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 314   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 315   //
 316   // index[0] = plane number
 317   // index[1] = chamber number
 318   // index[2] = sector number
 319   //
 320   // mode=0  - local coordinate in y, z,             x - rotated global
 321   // mode=2  - local coordinate in pad, and pad row, x - rotated global
 322   //
 323
 324   if (!par) {
 325     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
 326     return kFALSE;
 327   }
 328
 329   //Int_t    idet    = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 330   Int_t    idet      = GetDetector(index[0],index[1],index[2]); // Detector number
 331   Rotate(idet,global,local);
 332   if (mode==0) return kTRUE;
 333   //
 334   //  Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
 335   //Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
 336   //Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
 337   //
 338   // mode 1 to be implemented later
 339   // calculate (x,y,z) position in time bin pad row pad
 340   //
 341   //rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 342   //       * par->GetDriftVelocity()/par->GetSamplingFrequency();
 343   //rot[1] = col0  + padCol
 344   //       * par->GetColPadSize(iplan);
 345   //rot[2] = row0  + padRow
 346   //       * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
 347
 348   return kTRUE;
 349
 350 }
 351
 352 //_____________________________________________________________________________
 353 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Detector(Double_t global[3], Int_t index[3]
 354                                       , AliTRDparameter *par)
 355 {
 356   //
 357   // input    = global position
 358   // output   = index
 359   // index[0] = plane number
 360   // index[1] = chamber number
 361   // index[2] = sector number
 362   //
 363
 364   Float_t fi;
 365   //
 366   fi = TMath::ATan2(global[1],global[0]);
 367   if (fi<0) fi += 2*TMath::Pi();
 368   index[2] = Int_t(TMath::Nint((fi - GetAlpha()/2.)/GetAlpha()));
 369   //
 370   //
 371   Float_t locx = global[0] * fRotA11[index[2]] + global[1] * fRotA12[index[2]];
 372   index[0] = 0;
 373   Float_t max = locx-par->GetTime0(0);
 374   for (Int_t iplane=1; iplane<fgkNplan;iplane++){
 375     Float_t dist = TMath::Abs(locx-par->GetTime0(iplane));
 376     if (dist < max){
 377       index[0] = iplane;
 378       max = dist;
 379     }
 380   }
 381   Float_t theta = TMath::ATan2(global[2],locx);
 382   index[1] = TMath::Nint(float(fgkNcham)*theta/(0.25*TMath::Pi()));
 383   return kTRUE;
 384
 385 }
 386
 387
 388 //_____________________________________________________________________________
 389 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Double_t *pos, Double_t *rot) const
 390 {
 391   //
 392   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 393   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 394   // corresponding local frame <rot>.
 395   //
 396
 397   Int_t sector = GetSector(d);
 398
 399   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 400   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 401   rot[2] =  pos[2];
 402
 403   return kTRUE;
 404
 405 }
 406
 407 //_____________________________________________________________________________
 408 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Double_t *rot, Double_t *pos) const
 409 {
 410   //
 411   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 412   // original position and transforms the corresponding local frame
 413   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 414   //
 415
 416   Int_t sector = GetSector(d);
 417
 418   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 419   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 420   pos[2] =  rot[2];
 421
 422   return kTRUE;
 423
 424 }
 425
 426 //_____________________________________________________________________________
 427 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(Int_t p, Int_t c) const
 428 {
 429   //
 430   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 431   //
 432
 433   return (p + c * fgkNplan);
 434
 435 }
 436
 437 //_____________________________________________________________________________
 438 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(Int_t p, Int_t c, Int_t s) const
 439 {
 440   //
 441   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 442   //
 443
 444   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 445
 446 }
 447
 448 //_____________________________________________________________________________
 449 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(Int_t d) const
 450 {
 451   //
 452   // Reconstruct the plane number from the detector number
 453   //
 454
 455   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 456
 457 }
 458
 459 //_____________________________________________________________________________
 460 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(Int_t d) const
 461 {
 462   //
 463   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 464   //
 465
 466   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 467
 468 }
 469
 470 //_____________________________________________________________________________
 471 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(Int_t d) const
 472 {
 473   //
 474   // Reconstruct the sector number from the detector number
 475   //
 476
 477   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 478
 479 }
 480
 481 //_____________________________________________________________________________
 482 AliTRDgeometry* AliTRDgeometry::GetGeometry(AliRunLoader* runLoader)
 483 {
 484   //
 485   // load the geometry from the galice file
 486   //
 487
 488   if (!runLoader) runLoader = AliRunLoader::GetRunLoader();
 489   if (!runLoader) {
 490     ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "No run loader");
 491     return NULL;
 492   }
 493
 494   TDirectory* saveDir = gDirectory;
 495   runLoader->CdGAFile();
 496
 497   // Try from the galice.root file
 498   AliTRDgeometry* geom = (AliTRDgeometry*) gDirectory->Get("TRDgeometry");
 499
 500   if (!geom) {
 501     // It is not in the file, try to get it from gAlice,
 502     // which corresponds to the run loader
 503     AliTRD * trd = (AliTRD*)runLoader->GetAliRun()->GetDetector("TRD");
 504     geom = trd->GetGeometry();
 505   }
 506   if (!geom) ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "Geometry not found");
 507
 508   saveDir->cd();
 509   return geom;
 510 }