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 1.16  2002/03/28 14:59:07  cblume
  19 Coding conventions
  20
  21 Revision 1.15  2002/02/11 14:21:16  cblume
  22 Update of the geometry. Get rid of MANY
  23
  24 Revision 1.14  2001/11/06 17:19:41  cblume
  25 Add detailed geometry and simple simulator
  26
  27 Revision 1.13  2001/08/02 08:30:45  cblume
  28 Fix positions of cooling material
  29
  30 Revision 1.12  2001/05/21 16:45:47  hristov
  31 Last minute changes (C.Blume)
  32
  33 Revision 1.11  2001/05/11 07:56:12  hristov
  34 Consistent declarations needed on Alpha
  35
  36 Revision 1.10  2001/05/07 08:08:05  cblume
  37 Update of TRD code
  38
  39 Revision 1.9  2001/03/27 12:48:33  cblume
  40 Correct for volume overlaps
  41
  42 Revision 1.8  2001/03/13 09:30:35  cblume
  43 Update of digitization. Moved digit branch definition to AliTRD
  44
  45 Revision 1.7  2001/02/14 18:22:26  cblume
  46 Change in the geometry of the padplane
  47
  48 Revision 1.6  2000/11/01 14:53:20  cblume
  49 Merge with TRD-develop
  50
  51 Revision 1.1.4.7  2000/10/16 01:16:53  cblume
  52 Changed timebin 0 to be the one closest to the readout
  53
  54 Revision 1.1.4.6  2000/10/15 23:35:57  cblume
  55 Include geometry constants as static member
  56
  57 Revision 1.1.4.5  2000/10/06 16:49:46  cblume
  58 Made Getters const
  59
  60 Revision 1.1.4.4  2000/10/04 16:34:58  cblume
  61 Replace include files by forward declarations
  62
  63 Revision 1.1.4.3  2000/09/22 14:43:40  cblume
  64 Allow the pad/timebin-dimensions to be changed after initialization
  65
  66 Revision 1.1.4.2  2000/09/18 13:37:01  cblume
  67 Minor coding corrections
  68
  69 Revision 1.5  2000/10/02 21:28:19  fca
  70 Removal of useless dependecies via forward declarations
  71
  72 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
  73 Make code compliant to coding conventions
  74
  75 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
  76 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  77
  78 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
  79 Merge TRD-develop
  80
  81 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
  82 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
  83
  84 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
  85 Make code compliant to coding conventions
  86
  87 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
  88 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  89
  90 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
  91 Merge TRD-develop
  92
  93 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
  94 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
  95
  96 Revision 1.1  2000/02/28 19:00:44  cblume
  97 Add new TRD classes
  98
  99 */
 100
 101 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 102 //                                                                           //
 103 //  TRD geometry class                                                       //
 104 //                                                                           //
 105 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 106
 107 #include "AliMC.h"
 108
 109 #include "AliTRDgeometry.h"
 110 #include "AliTRDrecPoint.h"
 111 #include "AliMC.h"
 112
 113 ClassImp(AliTRDgeometry)
 114
 115 //_____________________________________________________________________________
 116
 117   //
 118   // The geometry constants
 119   //
 120   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
 121   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
 122   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
 123   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
 124
 125   //
 126   // Dimensions of the detector
 127   //
 128
 129   // Inner and outer radius of the mother volumes
 130   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
 131   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
 132
 133   // Upper and lower length of the mother volumes
 134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
 135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
 136
 137   // Parameter of the BTR mother volumes
 138   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
 139   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
 140   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
 141   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
 142   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
 143   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
 144
 145   // Height of different chamber parts
 146   // Radiator
 147   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
 148   // Drift region
 149   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
 150   // Amplification region
 151   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
 152   // Readout
 153   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.0;
 154   // Total height
 155   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
 156                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
 157                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
 158                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
 159
 160   // Vertical spacing of the chambers
 161   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   2.1;
 162
 163   // Horizontal spacing of the chambers
 164   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
 165
 166   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
 167   // Lower aluminum frame
 168   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
 169   // Lower G10 frame sides
 170   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
 171   // Lower G10 frame front
 172   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
 173   // Upper G10 frame
 174   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 175   // Upper Al frame
 176   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 177
 178   // Additional width of the readout chamber frames
 179   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 180
 181   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 182   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 183   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.5;
 184
 185   //
 186   // Thickness of the the material layers
 187   //
 188   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 189   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 190   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 191   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 192   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 193                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 194   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 195   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 196   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 197   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 198   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 199
 200   //
 201   // Position of the material layers
 202   //
 203   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 204   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 205   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 206   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 207   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 208   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 209   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 210   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 211   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 212
 213 //_____________________________________________________________________________
 214 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 215 {
 216   //
 217   // AliTRDgeometry default constructor
 218   //
 219
 220   Init();
 221
 222 }
 223
 224 //_____________________________________________________________________________
 225 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 226 {
 227   //
 228   // AliTRDgeometry destructor
 229   //
 230
 231 }
 232
 233 //_____________________________________________________________________________
 234 void AliTRDgeometry::Init()
 235 {
 236   //
 237   // Initializes the geometry parameter
 238   //
 239   // The maximum number of pads
 240   // and the position of pad 0,0,0
 241   //
 242   // chambers seen from the top:
 243   //     +----------------------------+
 244   //     |                            |
 245   //     |                            |      ^
 246   //     |                            |  rphi|
 247   //     |                            |      |
 248   //     |0                           |      |
 249   //     +----------------------------+      +------>
 250   //                                             z
 251   // chambers seen from the side:            ^
 252   //     +----------------------------+ drift|
 253   //     |0                           |      |
 254   //     |                            |      |
 255   //     +----------------------------+      +------>
 256   //                                             z
 257   //
 258   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 259   // closest to the readout !!!
 260   //
 261
 262   Int_t icham;
 263   Int_t iplan;
 264   Int_t isect;
 265
 266   // The outer width of the chambers
 267   fCwidth[0] =  95.6;
 268   fCwidth[1] = 100.1;
 269   fCwidth[2] = 104.5;
 270   fCwidth[3] = 108.9;
 271   fCwidth[4] = 113.4;
 272   fCwidth[5] = 117.8;
 273
 274   // The outer lengths of the chambers
 275   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
 276                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 277                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
 278                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
 279                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
 280                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
 281
 282   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 283     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 284       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 285       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 286       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 287     }
 288   }
 289
 290   // The pad size in column direction (rphi-direction)
 291   SetColPadSize(0,0.65);
 292   SetColPadSize(1,0.68);
 293   SetColPadSize(2,0.71);
 294   SetColPadSize(3,0.74);
 295   SetColPadSize(4,0.77);
 296   SetColPadSize(5,0.80);
 297
 298   // The pad row (z-direction)
 299   SetNRowPad();
 300
 301   // The number of time bins. Default is 100 ns timbin size
 302   SetNTimeBin(15);
 303
 304   // Additional time bins before and after the drift region.
 305   // Default is to only sample the drift region
 306   SetExpandTimeBin(0,0);
 307
 308   // The rotation matrix elements
 309   Float_t phi = 0;
 310   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 311     phi = -2.0 * kPI /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 312     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 313     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 314     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 315     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 316     phi = -1.0 * phi;
 317     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 318     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 319     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 320     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 321   }
 322
 323 }
 324
 325 //_____________________________________________________________________________
 326 void AliTRDgeometry::SetNRowPad(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t npad)
 327 {
 328   //
 329   // Redefines the number of pads in raw direction for
 330   // a given plane and chamber number
 331   //
 332
 333   for (Int_t isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 334
 335     fRowMax[p][c][isect] = npad;
 336
 337     fRowPadSize[p][c][isect] = (fClength[p][c] - 2.*fgkRpadW)
 338                              / ((Float_t) npad);
 339
 340   }
 341
 342 }
 343
 344 //_____________________________________________________________________________
 345 void AliTRDgeometry::SetNRowPad()
 346 {
 347   //
 348   // Defines the number of pads in row direction
 349   //
 350
 351   Int_t isect;
 352   Int_t icham;
 353   Int_t iplan;
 354
 355   Int_t rowMax[kNplan][kNcham] = { { 16, 16, 12, 16, 16 }
 356                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 357                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 358                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 359                                  , { 14, 16, 12, 16, 14 }
 360                                  , { 13, 16, 12, 16, 13 } };
 361
 362   for (isect = 0; isect < kNsect; isect++) {
 363     for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 364       for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 365
 366         fRowMax[iplan][icham][isect]     = rowMax[iplan][icham];
 367
 368         fRowPadSize[iplan][icham][isect] = (fClength[iplan][icham] - 2.*fgkRpadW)
 369                                          / ((Float_t) rowMax[iplan][icham]);
 370
 371         Float_t row0 = fgkRpadW - fClength[iplan][0]
 372                                 - fClength[iplan][1]
 373                                 - fClength[iplan][2]/2.;
 374         for (Int_t ic = 0; ic < icham; ic++) {
 375           row0 += fClength[iplan][ic];
 376         }
 377         fRow0[iplan][icham][isect]       = row0;
 378
 379       }
 380     }
 381   }
 382
 383 }
 384
 385 //_____________________________________________________________________________
 386 void AliTRDgeometry::SetColPadSize(const Int_t p, const Float_t s)
 387 {
 388   //
 389   // Redefines the pad size in column direction
 390   //
 391
 392   fColPadSize[p] = s;
 393   fCol0[p]       = - fCwidth[p]/2. + fgkCpadW;
 394   fColMax[p]     = ((Int_t) ((fCwidth[p] - 2. * fgkCpadW) / s));
 395
 396 }
 397
 398 //_____________________________________________________________________________
 399 void AliTRDgeometry::SetNTimeBin(const Int_t nbin)
 400 {
 401   //
 402   // Redefines the number of time bins in the drift region.
 403   // The time bin width is defined by the length of the
 404   // drift region divided by <nbin>.
 405   //
 406
 407   fTimeMax     = nbin;
 408   fTimeBinSize = fgkDrThick / ((Float_t) fTimeMax);
 409   for (Int_t iplan = 0; iplan < fgkNplan; iplan++) {
 410     fTime0[iplan]  = fgkRmin + fgkCraH + fgkCdrH
 411                              + iplan * (fgkCH + fgkVspace);
 412   }
 413
 414 }
 415
 416 //_____________________________________________________________________________
 417 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t *idtmed)
 418 {
 419   //
 420   // Create TRD geometry
 421   //
 422
 423 }
 424
 425 //_____________________________________________________________________________
 426 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local, Float_t *global) const
 427 {
 428   //
 429   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 430   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 431   //
 432
 433   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 434   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 435   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 436
 437   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global);
 438
 439 }
 440
 441 //_____________________________________________________________________________
 442 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 443                                   , Float_t *local, Float_t *global) const
 444 {
 445   //
 446   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 447   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 448   //
 449
 450   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 451
 452   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
 453   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
 454   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
 455
 456   Float_t  row0      = GetRow0(iplan,icham,isect);
 457   Float_t  col0      = GetCol0(iplan);
 458   Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
 459
 460   Float_t  rot[3];
 461
 462   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 463   rot[0] = time0 - (timeSlice - fTimeBefore) * fTimeBinSize;
 464   rot[1] = col0  + padCol                    * fColPadSize[iplan];
 465   rot[2] = row0  + padRow                    * fRowPadSize[iplan][icham][isect];
 466
 467   // Rotate back to original position
 468   return RotateBack(idet,rot,global);
 469
 470 }
 471
 472 //_____________________________________________________________________________
 473 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
 474 {
 475   //
 476   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 477   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 478   // corresponding local frame <rot>.
 479   //
 480
 481   Int_t sector = GetSector(d);
 482
 483   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 484   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 485   rot[2] =  pos[2];
 486
 487   return kTRUE;
 488
 489 }
 490
 491 //_____________________________________________________________________________
 492 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
 493 {
 494   //
 495   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 496   // original position and transforms the corresponding local frame
 497   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 498   //
 499
 500   Int_t sector = GetSector(d);
 501
 502   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 503   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 504   pos[2] =  rot[2];
 505
 506   return kTRUE;
 507
 508 }
 509
 510 //_____________________________________________________________________________
 511 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(const Int_t p, const Int_t c) const
 512 {
 513   //
 514   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 515   //
 516
 517   return (p + c * fgkNplan);
 518
 519 }
 520
 521 //_____________________________________________________________________________
 522 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t s) const
 523 {
 524   //
 525   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 526   //
 527
 528   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 529
 530 }
 531
 532 //_____________________________________________________________________________
 533 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(const Int_t d) const
 534 {
 535   //
 536   // Reconstruct the plane number from the detector number
 537   //
 538
 539   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 540
 541 }
 542
 543 //_____________________________________________________________________________
 544 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(const Int_t d) const
 545 {
 546   //
 547   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 548   //
 549
 550   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 551
 552 }
 553
 554 //_____________________________________________________________________________
 555 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(const Int_t d) const
 556 {
 557   //
 558   // Reconstruct the sector number from the detector number
 559   //
 560
 561   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 562
 563 }
 564
 565 //_____________________________________________________________________________
 566 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos
 567                              , TMatrix &mat) const
 568 {
 569   //
 570   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 571   //
 572
 573   GetGlobal(p,pos);
 574   mat.Zero();
 575
 576 }
 577
 578 //_____________________________________________________________________________
 579 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos) const
 580 {
 581   //
 582   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 583   //
 584
 585   Int_t detector = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetDetector();
 586
 587   Float_t global[3];
 588   Float_t local[3];
 589   local[0] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalRow();
 590   local[1] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalCol();
 591   local[2] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalTime();
 592
 593   if (Local2Global(detector,local,global)) {
 594     pos.SetX(global[0]);
 595     pos.SetY(global[1]);
 596     pos.SetZ(global[2]);
 597   }
 598   else {
 599     pos.SetX(0.0);
 600     pos.SetY(0.0);
 601     pos.SetZ(0.0);
 602   }
 603
 604 }