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 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.15  2002/02/11 14:21:16  cblume
  19 Update of the geometry. Get rid of MANY
  20
  21 Revision 1.14  2001/11/06 17:19:41  cblume
  22 Add detailed geometry and simple simulator
  23
  24 Revision 1.13  2001/08/02 08:30:45  cblume
  25 Fix positions of cooling material
  26
  27 Revision 1.12  2001/05/21 16:45:47  hristov
  28 Last minute changes (C.Blume)
  29
  30 Revision 1.11  2001/05/11 07:56:12  hristov
  31 Consistent declarations needed on Alpha
  32
  33 Revision 1.10  2001/05/07 08:08:05  cblume
  34 Update of TRD code
  35
  36 Revision 1.9  2001/03/27 12:48:33  cblume
  37 Correct for volume overlaps
  38
  39 Revision 1.8  2001/03/13 09:30:35  cblume
  40 Update of digitization. Moved digit branch definition to AliTRD
  41
  42 Revision 1.7  2001/02/14 18:22:26  cblume
  43 Change in the geometry of the padplane
  44
  45 Revision 1.6  2000/11/01 14:53:20  cblume
  46 Merge with TRD-develop
  47
  48 Revision 1.1.4.7  2000/10/16 01:16:53  cblume
  49 Changed timebin 0 to be the one closest to the readout
  50
  51 Revision 1.1.4.6  2000/10/15 23:35:57  cblume
  52 Include geometry constants as static member
  53
  54 Revision 1.1.4.5  2000/10/06 16:49:46  cblume
  55 Made Getters const
  56
  57 Revision 1.1.4.4  2000/10/04 16:34:58  cblume
  58 Replace include files by forward declarations
  59
  60 Revision 1.1.4.3  2000/09/22 14:43:40  cblume
  61 Allow the pad/timebin-dimensions to be changed after initialization
  62
  63 Revision 1.1.4.2  2000/09/18 13:37:01  cblume
  64 Minor coding corrections
  65
  66 Revision 1.5  2000/10/02 21:28:19  fca
  67 Removal of useless dependecies via forward declarations
  68
  69 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
  70 Make code compliant to coding conventions
  71
  72 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
  73 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  74
  75 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
  76 Merge TRD-develop
  77
  78 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
  79 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
  80
  81 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
  82 Make code compliant to coding conventions
  83
  84 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
  85 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  86
  87 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
  88 Merge TRD-develop
  89
  90 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
  91 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
  92
  93 Revision 1.1  2000/02/28 19:00:44  cblume
  94 Add new TRD classes
  95
  96 */
  97
  98 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  99 //                                                                           //
 100 //  TRD geometry class                                                       //
 101 //                                                                           //
 102 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 103
 104 #include "AliMC.h"
 105
 106 #include "AliTRDgeometry.h"
 107 #include "AliTRDrecPoint.h"
 108 #include "AliMC.h"
 109
 110 ClassImp(AliTRDgeometry)
 111
 112 //_____________________________________________________________________________
 113
 114   //
 115   // The geometry constants
 116   //
 117   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
 118   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
 119   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
 120   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
 121
 122   //
 123   // Dimensions of the detector
 124   //
 125
 126   // Inner and outer radius of the mother volumes
 127   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
 128   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
 129
 130   // Upper and lower length of the mother volumes
 131   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
 132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
 133
 134   // Parameter of the BTR mother volumes
 135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
 136   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
 137   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
 138   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
 139   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
 140   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
 141
 142   // Height of different chamber parts
 143   // Radiator
 144   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
 145   // Drift region
 146   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
 147   // Amplification region
 148   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
 149   // Readout
 150   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.0;
 151   // Total height
 152   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
 153                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
 154                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
 155                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
 156
 157   // Vertical spacing of the chambers
 158   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   2.1;
 159
 160   // Horizontal spacing of the chambers
 161   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
 162
 163   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
 164   // Lower aluminum frame
 165   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
 166   // Lower G10 frame sides
 167   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
 168   // Lower G10 frame front
 169   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
 170   // Upper G10 frame
 171   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 172   // Upper Al frame
 173   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 174
 175   // Additional width of the readout chamber frames
 176   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 177
 178   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 179   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 180   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.5;
 181
 182   //
 183   // Thickness of the the material layers
 184   //
 185   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 186   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 187   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 188   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 189   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 190                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 191   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 192   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 193   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 194   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 195   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 196
 197   //
 198   // Position of the material layers
 199   //
 200   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 201   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 202   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 203   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 204   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 205   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 206   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 207   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 208   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 209
 210 //_____________________________________________________________________________
 211 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 212 {
 213   //
 214   // AliTRDgeometry default constructor
 215   //
 216
 217   Init();
 218
 219 }
 220
 221 //_____________________________________________________________________________
 222 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 223 {
 224   //
 225   // AliTRDgeometry destructor
 226   //
 227
 228 }
 229
 230 //_____________________________________________________________________________
 231 void AliTRDgeometry::Init()
 232 {
 233   //
 234   // Initializes the geometry parameter
 235   //
 236   // The maximum number of pads
 237   // and the position of pad 0,0,0
 238   //
 239   // chambers seen from the top:
 240   //     +----------------------------+
 241   //     |                            |
 242   //     |                            |      ^
 243   //     |                            |  rphi|
 244   //     |                            |      |
 245   //     |0                           |      |
 246   //     +----------------------------+      +------>
 247   //                                             z
 248   // chambers seen from the side:            ^
 249   //     +----------------------------+ drift|
 250   //     |0                           |      |
 251   //     |                            |      |
 252   //     +----------------------------+      +------>
 253   //                                             z
 254   //
 255   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 256   // closest to the readout !!!
 257   //
 258
 259   Int_t icham;
 260   Int_t iplan;
 261   Int_t isect;
 262
 263   // The outer width of the chambers
 264   fCwidth[0] =  95.6;
 265   fCwidth[1] = 100.1;
 266   fCwidth[2] = 104.5;
 267   fCwidth[3] = 108.9;
 268   fCwidth[4] = 113.4;
 269   fCwidth[5] = 117.8;
 270
 271   // The outer lengths of the chambers
 272   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
 273                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 274                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
 275                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
 276                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
 277                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
 278
 279   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 280     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 281       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 282       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 283       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 284     }
 285   }
 286
 287   // The pad size in column direction (rphi-direction)
 288   SetColPadSize(0,0.65);
 289   SetColPadSize(1,0.68);
 290   SetColPadSize(2,0.71);
 291   SetColPadSize(3,0.74);
 292   SetColPadSize(4,0.77);
 293   SetColPadSize(5,0.80);
 294
 295   // The pad row (z-direction)
 296   SetNRowPad();
 297
 298   // The number of time bins. Default is 100 ns timbin size
 299   SetNTimeBin(15);
 300
 301   // Additional time bins before and after the drift region.
 302   // Default is to only sample the drift region
 303   SetExpandTimeBin(0,0);
 304
 305   // The rotation matrix elements
 306   Float_t phi = 0;
 307   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 308     phi = -2.0 * kPI /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 309     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 310     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 311     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 312     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 313     phi = -1.0 * phi;
 314     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 315     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 316     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 317     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 318   }
 319
 320 }
 321
 322 //_____________________________________________________________________________
 323 void AliTRDgeometry::SetNRowPad(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t npad)
 324 {
 325   //
 326   // Redefines the number of pads in raw direction for
 327   // a given plane and chamber number
 328   //
 329
 330   for (Int_t isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 331
 332     fRowMax[p][c][isect] = npad;
 333
 334     fRowPadSize[p][c][isect] = (fClength[p][c] - 2.*fgkRpadW)
 335                              / ((Float_t) npad);
 336
 337   }
 338
 339 }
 340
 341 //_____________________________________________________________________________
 342 void AliTRDgeometry::SetNRowPad()
 343 {
 344   //
 345   // Defines the number of pads in row direction
 346   //
 347
 348   Int_t isect;
 349   Int_t icham;
 350   Int_t iplan;
 351
 352   Int_t rowMax[kNplan][kNcham] = { { 16, 16, 12, 16, 16 }
 353                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 354                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 355                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 356                                  , { 14, 16, 12, 16, 14 }
 357                                  , { 13, 16, 12, 16, 13 } };
 358
 359   for (isect = 0; isect < kNsect; isect++) {
 360     for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 361       for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 362
 363         fRowMax[iplan][icham][isect]     = rowMax[iplan][icham];
 364
 365         fRowPadSize[iplan][icham][isect] = (fClength[iplan][icham] - 2.*fgkRpadW)
 366                                          / ((Float_t) rowMax[iplan][icham]);
 367
 368         Float_t row0 = fgkRpadW - fClength[iplan][0]
 369                                 - fClength[iplan][1]
 370                                 - fClength[iplan][2]/2.;
 371         for (Int_t ic = 0; ic < icham; ic++) {
 372           row0 += fClength[iplan][ic];
 373         }
 374         fRow0[iplan][icham][isect]       = row0;
 375
 376       }
 377     }
 378   }
 379
 380 }
 381
 382 //_____________________________________________________________________________
 383 void AliTRDgeometry::SetColPadSize(const Int_t p, const Float_t s)
 384 {
 385   //
 386   // Redefines the pad size in column direction
 387   //
 388
 389   fColPadSize[p] = s;
 390   fCol0[p]       = - fCwidth[p]/2. + fgkCpadW;
 391   fColMax[p]     = ((Int_t) ((fCwidth[p] - 2. * fgkCpadW) / s));
 392
 393 }
 394
 395 //_____________________________________________________________________________
 396 void AliTRDgeometry::SetNTimeBin(const Int_t nbin)
 397 {
 398   //
 399   // Redefines the number of time bins in the drift region.
 400   // The time bin width is defined by the length of the
 401   // drift region divided by <nbin>.
 402   //
 403
 404   fTimeMax     = nbin;
 405   fTimeBinSize = fgkDrThick / ((Float_t) fTimeMax);
 406   for (Int_t iplan = 0; iplan < fgkNplan; iplan++) {
 407     fTime0[iplan]  = fgkRmin + fgkCraH + fgkCdrH
 408                              + iplan * (fgkCH + fgkVspace);
 409   }
 410
 411 }
 412
 413 //_____________________________________________________________________________
 414 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t *idtmed) const
 415 {
 416   //
 417   // Create TRD geometry
 418   //
 419
 420 }
 421
 422 //_____________________________________________________________________________
 423 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local, Float_t *global) const
 424 {
 425   //
 426   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 427   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 428   //
 429
 430   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 431   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 432   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 433
 434   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global);
 435
 436 }
 437
 438 //_____________________________________________________________________________
 439 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 440                                   , Float_t *local, Float_t *global) const
 441 {
 442   //
 443   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 444   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 445   //
 446
 447   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 448
 449   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
 450   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
 451   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
 452
 453   Float_t  row0      = GetRow0(iplan,icham,isect);
 454   Float_t  col0      = GetCol0(iplan);
 455   Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
 456
 457   Float_t  rot[3];
 458
 459   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 460   rot[0] = time0 - (timeSlice - fTimeBefore) * fTimeBinSize;
 461   rot[1] = col0  + padCol                    * fColPadSize[iplan];
 462   rot[2] = row0  + padRow                    * fRowPadSize[iplan][icham][isect];
 463
 464   // Rotate back to original position
 465   return RotateBack(idet,rot,global);
 466
 467 }
 468
 469 //_____________________________________________________________________________
 470 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
 471 {
 472   //
 473   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 474   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 475   // corresponding local frame <rot>.
 476   //
 477
 478   Int_t sector = GetSector(d);
 479
 480   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 481   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 482   rot[2] =  pos[2];
 483
 484   return kTRUE;
 485
 486 }
 487
 488 //_____________________________________________________________________________
 489 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
 490 {
 491   //
 492   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 493   // original position and transforms the corresponding local frame
 494   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 495   //
 496
 497   Int_t sector = GetSector(d);
 498
 499   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 500   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 501   pos[2] =  rot[2];
 502
 503   return kTRUE;
 504
 505 }
 506
 507 //_____________________________________________________________________________
 508 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(const Int_t p, const Int_t c) const
 509 {
 510   //
 511   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 512   //
 513
 514   return (p + c * fgkNplan);
 515
 516 }
 517
 518 //_____________________________________________________________________________
 519 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t s) const
 520 {
 521   //
 522   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 523   //
 524
 525   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 526
 527 }
 528
 529 //_____________________________________________________________________________
 530 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(const Int_t d) const
 531 {
 532   //
 533   // Reconstruct the plane number from the detector number
 534   //
 535
 536   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 537
 538 }
 539
 540 //_____________________________________________________________________________
 541 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(const Int_t d) const
 542 {
 543   //
 544   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 545   //
 546
 547   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 548
 549 }
 550
 551 //_____________________________________________________________________________
 552 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(const Int_t d) const
 553 {
 554   //
 555   // Reconstruct the sector number from the detector number
 556   //
 557
 558   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 559
 560 }
 561
 562 //_____________________________________________________________________________
 563 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos
 564                              , TMatrix &mat) const
 565 {
 566   //
 567   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 568   //
 569
 570   GetGlobal(p,pos);
 571   mat.Zero();
 572
 573 }
 574
 575 //_____________________________________________________________________________
 576 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos) const
 577 {
 578   //
 579   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 580   //
 581
 582   Int_t detector = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetDetector();
 583
 584   Float_t global[3];
 585   Float_t local[3];
 586   local[0] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalRow();
 587   local[1] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalCol();
 588   local[2] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalTime();
 589
 590   if (Local2Global(detector,local,global)) {
 591     pos.SetX(global[0]);
 592     pos.SetY(global[1]);
 593     pos.SetZ(global[2]);
 594   }
 595   else {
 596     pos.SetX(0.0);
 597     pos.SetY(0.0);
 598     pos.SetZ(0.0);
 599   }
 600
 601 }