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 #include "AliTRDcalibDB.h"
  35 #include "AliTRDCommonParam.h"
  36
  37 ClassImp(AliTRDgeometry)
  38
  39 //_____________________________________________________________________________
  40
  41   //
  42   // The geometry constants
  43   //
  44   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
  45   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
  46   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
  47   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
  48
  49   //
  50   // Dimensions of the detector
  51   //
  52
  53   // Inner and outer radius of the mother volumes
  54   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
  55   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
  56
  57   // Upper and lower length of the mother volumes
  58   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
  59   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
  60
  61   // Parameter of the BTR mother volumes
  62   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
  63   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
  64   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
  65   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
  66   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
  67   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
  68
  69   // The super module side plates
  70   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMpltT  =   0.2;
  71   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMgapT  =   0.5;
  72
  73   // Height of different chamber parts
  74   // Radiator
  75   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
  76   // Drift region
  77   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
  78   // Amplification region
  79   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
  80   // Readout
  81   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.316;
  82   // Total height
  83   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
  84                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
  85                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
  86                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
  87
  88   // Vertical spacing of the chambers
  89   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   1.784;
  90
  91   // Horizontal spacing of the chambers
  92   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
  93
  94   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
  95   // Lower aluminum frame
  96   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
  97   // Lower G10 frame sides
  98   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
  99   // Lower G10 frame front
 100   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
 101   // Upper G10 frame
 102   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 103   // Upper Al frame
 104   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 105
 106   // Additional width of the readout chamber frames
 107   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 108
 109   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 110   //const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 111   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   0.0;
 112   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.0;
 113
 114   //
 115   // Thickness of the the material layers
 116   //
 117   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 118   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 119   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 120   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 121   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 122                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 123   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 124   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 125   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 126   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 127   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 128
 129   //
 130   // Position of the material layers
 131   //
 132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 133   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 136   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 137   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 138   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 139   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 140   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 141
 142   const Double_t AliTRDgeometry::fgkTime0Base = Rmin() + CraHght() + CdrHght() + CamHght()/2.;
 143   const Float_t  AliTRDgeometry::fgkTime0[6]  = { fgkTime0Base + 0 * (Cheight() + Cspace()),
 144                                                   fgkTime0Base + 1 * (Cheight() + Cspace()),
 145                                                   fgkTime0Base + 2 * (Cheight() + Cspace()),
 146                                                   fgkTime0Base + 3 * (Cheight() + Cspace()),
 147                                                   fgkTime0Base + 4 * (Cheight() + Cspace()),
 148                                                   fgkTime0Base + 5 * (Cheight() + Cspace()) };
 149
 150 //_____________________________________________________________________________
 151 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 152 {
 153   //
 154   // AliTRDgeometry default constructor
 155   //
 156
 157   Init();
 158 }
 159
 160 //_____________________________________________________________________________
 161 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 162 {
 163   //
 164   // AliTRDgeometry destructor
 165   //
 166 }
 167
 168 //_____________________________________________________________________________
 169 void AliTRDgeometry::Init()
 170 {
 171   //
 172   // Initializes the geometry parameter
 173   //
 174   // The maximum number of pads
 175   // and the position of pad 0,0,0
 176   //
 177   // chambers seen from the top:
 178   //     +----------------------------+
 179   //     |                            |
 180   //     |                            |      ^
 181   //     |                            |  rphi|
 182   //     |                            |      |
 183   //     |0                           |      |
 184   //     +----------------------------+      +------>
 185   //                                             z
 186   // chambers seen from the side:            ^
 187   //     +----------------------------+ drift|
 188   //     |0                           |      |
 189   //     |                            |      |
 190   //     +----------------------------+      +------>
 191   //                                             z
 192   //
 193   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 194   // closest to the readout !!!
 195   //
 196
 197   Int_t icham;
 198   Int_t iplan;
 199   Int_t isect;
 200
 201   // The outer width of the chambers
 202   //
 203   // Changed with the introduction of
 204   // the new layer 0. The old layer 6
 205   // is removed.
 206   fCwidth[0] =  90.4;
 207   fCwidth[1] =  94.8;
 208   fCwidth[2] =  99.3;
 209   fCwidth[3] = 103.7;
 210   fCwidth[4] = 108.1;
 211   fCwidth[5] = 112.6;
 212   // Old layer 6
 213   // fCwidth[5] = 117.0;
 214
 215   // The outer lengths of the chambers
 216   // Includes the spacings between the chambers!
 217   // Changed with the introduction of
 218   // the new layer 0. The old layer 6
 219   // is removed.
 220   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 221                                      , { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 222                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 223                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
 224                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
 225                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 226   // Old layer 6
 227   //                                 , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 228
 229   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 230     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 231       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 232       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 233       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 234     }
 235   }
 236
 237   // The rotation matrix elements
 238   Float_t phi = 0;
 239   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 240     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 241     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 242     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 243     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 244     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 245     phi = -1.0 * phi;
 246     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 247     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 248     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 249     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 250   }
 251
 252 }
 253
 254 //_____________________________________________________________________________
 255 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t* )
 256 {
 257   //
 258   // Create TRD geometry
 259   //
 260
 261 }
 262
 263 //_____________________________________________________________________________
 264 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Double_t *local
 265                                    , Double_t *global
 266                                    , AliTRDparameter *par) const
 267 {
 268   //
 269   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 270   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 271   //
 272
 273   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 274   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 275   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 276
 277   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global,par);
 278
 279 }
 280
 281 //_____________________________________________________________________________
 282 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 283                                   , Double_t *local, Double_t *global
 284                                   , AliTRDparameter *par) const
 285 {
 286   //
 287   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 288   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 289   //
 290
 291   if (!par) {
 292     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
 293     return kFALSE;
 294   }
 295
 296   AliTRDCommonParam* commonParam = AliTRDCommonParam::Instance();
 297   if (!commonParam)
 298     return kFALSE;
 299
 300   AliTRDcalibDB* calibration = AliTRDcalibDB::Instance();
 301   if (!calibration)
 302     return kFALSE;
 303
 304   AliTRDpadPlane *padPlane = commonParam->GetPadPlane(iplan,icham);
 305
 306   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 307   Int_t    row       = ((Int_t) local[0]);
 308   Int_t    col       = ((Int_t) local[1]);
 309   Float_t  timeSlice = local[2] + 0.5;
 310   Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
 311
 312   Double_t  rot[3];
 313   rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 314       * calibration->GetVdrift(iplan, icham, isect, col, row)/calibration->GetSamplingFrequency();
 315   rot[1] = padPlane->GetColPos(col) - 0.5 * padPlane->GetColSize(col);
 316   rot[2] = padPlane->GetRowPos(row) - 0.5 * padPlane->GetRowSize(row);
 317
 318   // Rotate back to original position
 319   Int_t idet = GetDetector(iplan,icham,isect);
 320   return RotateBack(idet,rot,global);
 321
 322 }
 323
 324 //_____________________________________________________________________________
 325 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Local(Int_t mode, Double_t *local, Double_t *global
 326                                    , Int_t* index,  AliTRDparameter *par) const
 327 {
 328   //
 329   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 330   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 331   //
 332   // index[0] = plane number
 333   // index[1] = chamber number
 334   // index[2] = sector number
 335   //
 336   // mode=0  - local coordinate in y, z,             x - rotated global
 337   // mode=2  - local coordinate in pad, and pad row, x - rotated global
 338   //
 339
 340   if (!par) {
 341     Error("Global2Local","No parameter defined\n");
 342     return kFALSE;
 343   }
 344
 345   //Int_t    idet    = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 346   Int_t    idet      = GetDetector(index[0],index[1],index[2]); // Detector number
 347   Rotate(idet,global,local);
 348   if (mode==0) return kTRUE;
 349   //
 350   //  Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
 351   //Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
 352   //Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
 353   //
 354   // mode 1 to be implemented later
 355   // calculate (x,y,z) position in time bin pad row pad
 356   //
 357   //rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 358   //       * par->GetDriftVelocity()/par->GetSamplingFrequency();
 359   //rot[1] = col0  + padCol
 360   //       * par->GetColPadSize(iplan);
 361   //rot[2] = row0  + padRow
 362   //       * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
 363
 364   return kTRUE;
 365
 366 }
 367
 368 //_____________________________________________________________________________
 369 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Detector(Double_t global[3], Int_t index[3])
 370 {
 371   //
 372   // input    = global position
 373   // output   = index
 374   // index[0] = plane number
 375   // index[1] = chamber number
 376   // index[2] = sector number
 377   //
 378
 379   Float_t fi;
 380   //
 381   fi = TMath::ATan2(global[1],global[0]);
 382   if (fi<0) fi += 2*TMath::Pi();
 383   index[2] = Int_t(TMath::Nint((fi - GetAlpha()/2.)/GetAlpha()));
 384   //
 385   //
 386   Float_t locx = global[0] * fRotA11[index[2]] + global[1] * fRotA12[index[2]];
 387   index[0] = 0;
 388   Float_t max = locx - GetTime0(0);
 389   for (Int_t iplane=1; iplane<fgkNplan;iplane++){
 390     Float_t dist = TMath::Abs(locx - GetTime0(iplane));
 391     if (dist < max){
 392       index[0] = iplane;
 393       max = dist;
 394     }
 395   }
 396   Float_t theta = TMath::ATan2(global[2],locx);
 397   index[1] = TMath::Nint(float(fgkNcham)*theta/(0.25*TMath::Pi()));
 398   return kTRUE;
 399
 400 }
 401
 402
 403 //_____________________________________________________________________________
 404 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Double_t *pos, Double_t *rot) const
 405 {
 406   //
 407   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 408   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 409   // corresponding local frame <rot>.
 410   //
 411
 412   Int_t sector = GetSector(d);
 413
 414   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 415   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 416   rot[2] =  pos[2];
 417
 418   return kTRUE;
 419
 420 }
 421
 422 //_____________________________________________________________________________
 423 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Double_t *rot, Double_t *pos) const
 424 {
 425   //
 426   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 427   // original position and transforms the corresponding local frame
 428   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 429   //
 430
 431   Int_t sector = GetSector(d);
 432
 433   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 434   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 435   pos[2] =  rot[2];
 436
 437   return kTRUE;
 438
 439 }
 440
 441 //_____________________________________________________________________________
 442 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(Int_t p, Int_t c)
 443 {
 444   //
 445   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 446   //
 447
 448   return (p + c * fgkNplan);
 449
 450 }
 451
 452 //_____________________________________________________________________________
 453 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(Int_t p, Int_t c, Int_t s)
 454 {
 455   //
 456   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 457   //
 458
 459   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 460
 461 }
 462
 463 //_____________________________________________________________________________
 464 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(Int_t d) const
 465 {
 466   //
 467   // Reconstruct the plane number from the detector number
 468   //
 469
 470   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 471
 472 }
 473
 474 //_____________________________________________________________________________
 475 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(Int_t d) const
 476 {
 477   //
 478   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 479   //
 480
 481   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 482
 483 }
 484
 485 //_____________________________________________________________________________
 486 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(Int_t d) const
 487 {
 488   //
 489   // Reconstruct the sector number from the detector number
 490   //
 491
 492   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 493
 494 }
 495
 496 //_____________________________________________________________________________
 497 AliTRDgeometry* AliTRDgeometry::GetGeometry(AliRunLoader* runLoader)
 498 {
 499   //
 500   // load the geometry from the galice file
 501   //
 502
 503   if (!runLoader) runLoader = AliRunLoader::GetRunLoader();
 504   if (!runLoader) {
 505     ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "No run loader");
 506     return NULL;
 507   }
 508
 509   TDirectory* saveDir = gDirectory;
 510   runLoader->CdGAFile();
 511
 512   // Try from the galice.root file
 513   AliTRDgeometry* geom = (AliTRDgeometry*) gDirectory->Get("TRDgeometry");
 514
 515   if (!geom) {
 516     // It is not in the file, try to get it from gAlice,
 517     // which corresponds to the run loader
 518     AliTRD * trd = (AliTRD*)runLoader->GetAliRun()->GetDetector("TRD");
 519     geom = trd->GetGeometry();
 520   }
 521   if (!geom) ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "Geometry not found");
 522
 523   saveDir->cd();
 524   return geom;
 525 }