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
  31 #include "AliRun.h"
  32 #include "AliTRD.h"
  33
  34 ClassImp(AliTRDgeometry)
  35
  36 //_____________________________________________________________________________
  37
  38   //
  39   // The geometry constants
  40   //
  41   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
  42   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
  43   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
  44   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
  45
  46   //
  47   // Dimensions of the detector
  48   //
  49
  50   // Inner and outer radius of the mother volumes
  51   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
  52   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
  53
  54   // Upper and lower length of the mother volumes
  55   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
  56   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
  57
  58   // Parameter of the BTR mother volumes
  59   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
  60   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
  61   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
  62   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
  63   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
  64   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
  65
  66   // The super module side plates
  67   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMpltT  =   0.2;
  68   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMgapT  =   0.5;
  69
  70   // Height of different chamber parts
  71   // Radiator
  72   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
  73   // Drift region
  74   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
  75   // Amplification region
  76   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
  77   // Readout
  78   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.316;
  79   // Total height
  80   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
  81                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
  82                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
  83                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
  84
  85   // Vertical spacing of the chambers
  86   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   1.784;
  87
  88   // Horizontal spacing of the chambers
  89   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
  90
  91   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
  92   // Lower aluminum frame
  93   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
  94   // Lower G10 frame sides
  95   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
  96   // Lower G10 frame front
  97   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
  98   // Upper G10 frame
  99   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 100   // Upper Al frame
 101   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 102
 103   // Additional width of the readout chamber frames
 104   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 105
 106   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 107   //const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 108   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   0.0;
 109   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.0;
 110
 111   //
 112   // Thickness of the the material layers
 113   //
 114   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 115   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 116   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 117   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 118   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 119                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 120   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 121   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 122   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 123   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 124   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 125
 126   //
 127   // Position of the material layers
 128   //
 129   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 130   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 131   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 133   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 136   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 137   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 138
 139 //_____________________________________________________________________________
 140 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 141 {
 142   //
 143   // AliTRDgeometry default constructor
 144   //
 145
 146   Init();
 147
 148 }
 149
 150 //_____________________________________________________________________________
 151 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 152 {
 153   //
 154   // AliTRDgeometry destructor
 155   //
 156
 157 }
 158
 159 //_____________________________________________________________________________
 160 void AliTRDgeometry::Init()
 161 {
 162   //
 163   // Initializes the geometry parameter
 164   //
 165   // The maximum number of pads
 166   // and the position of pad 0,0,0
 167   //
 168   // chambers seen from the top:
 169   //     +----------------------------+
 170   //     |                            |
 171   //     |                            |      ^
 172   //     |                            |  rphi|
 173   //     |                            |      |
 174   //     |0                           |      |
 175   //     +----------------------------+      +------>
 176   //                                             z
 177   // chambers seen from the side:            ^
 178   //     +----------------------------+ drift|
 179   //     |0                           |      |
 180   //     |                            |      |
 181   //     +----------------------------+      +------>
 182   //                                             z
 183   //
 184   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 185   // closest to the readout !!!
 186   //
 187
 188   Int_t icham;
 189   Int_t iplan;
 190   Int_t isect;
 191
 192   // The outer width of the chambers
 193   //
 194   // Changed with the introduction of
 195   // the new layer 0. The old layer 6
 196   // is removed.
 197   fCwidth[0] =  90.4;
 198   fCwidth[1] =  94.8;
 199   fCwidth[2] =  99.3;
 200   fCwidth[3] = 103.7;
 201   fCwidth[4] = 108.1;
 202   fCwidth[5] = 112.6;
 203   // Old layer 6
 204   // fCwidth[5] = 117.0;
 205
 206   // The outer lengths of the chambers
 207   // Includes the spacings between the chambers!
 208   // Changed with the introduction of
 209   // the new layer 0. The old layer 6
 210   // is removed.
 211   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 212                                      , { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 213                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 214                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
 215                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
 216                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 217   // Old layer 6
 218   //                                 , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 219
 220   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 221     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 222       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 223       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 224       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 225     }
 226   }
 227
 228   // The rotation matrix elements
 229   Float_t phi = 0;
 230   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 231     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 232     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 233     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 234     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 235     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 236     phi = -1.0 * phi;
 237     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 238     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 239     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 240     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 241   }
 242
 243 }
 244
 245 //_____________________________________________________________________________
 246 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t* )
 247 {
 248   //
 249   // Create TRD geometry
 250   //
 251
 252 }
 253
 254 //_____________________________________________________________________________
 255 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local
 256                                    , Float_t *global
 257                                    , AliTRDparameter *par) const
 258 {
 259   //
 260   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 261   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 262   //
 263
 264   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 265   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 266   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 267
 268   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global,par);
 269
 270 }
 271
 272 //_____________________________________________________________________________
 273 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 274                                   , Float_t *local, Float_t *global
 275                                   , AliTRDparameter *par) const
 276 {
 277   //
 278   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 279   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 280   //
 281
 282   if (!par) {
 283     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
 284     return kFALSE;
 285   }
 286
 287   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 288
 289   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
 290   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
 291   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
 292
 293   Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
 294   Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
 295   Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
 296
 297   Float_t  rot[3];
 298
 299   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 300   rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 301          * par->GetDriftVelocity()/par->GetSamplingFrequency();
 302   rot[1] = col0  + padCol
 303          * par->GetColPadSize(iplan);
 304   rot[2] = row0  + padRow
 305          * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
 306
 307   // Rotate back to original position
 308   return RotateBack(idet,rot,global);
 309
 310 }
 311
 312 //_____________________________________________________________________________
 313 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Local(Int_t mode, Float_t *local, Float_t *global
 314                                   , Int_t* index,  AliTRDparameter *par) const
 315 {
 316   //
 317   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 318   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 319   //
 320   // index[0] = plane number
 321   // index[1] = chamber number
 322   // index[2] = sector number
 323   //
 324   // mode=0  - local coordinate in y, z,             x - rotated global
 325   // mode=2  - local coordinate in pad, and pad row, x - rotated global
 326   //
 327
 328   if (!par) {
 329     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
 330     return kFALSE;
 331   }
 332
 333   //Int_t    idet    = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 334   Int_t    idet      = GetDetector(index[0],index[1],index[2]); // Detector number
 335   Rotate(idet,global,local);
 336   if (mode==0) return kTRUE;
 337   //
 338   //  Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
 339   //Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
 340   //Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
 341   //
 342   // mode 1 to be implemented later
 343   // calculate (x,y,z) position in time bin pad row pad
 344   //
 345   //rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 346   //       * par->GetDriftVelocity()/par->GetSamplingFrequency();
 347   //rot[1] = col0  + padCol
 348   //       * par->GetColPadSize(iplan);
 349   //rot[2] = row0  + padRow
 350   //       * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
 351
 352   return kTRUE;
 353
 354 }
 355
 356 //___________________________________________________________________
 357 Bool_t   AliTRDgeometry::Global2Detector(Float_t global[3], Int_t index[3], AliTRDparameter *par)
 358 {
 359   //
 360   // input    = global position
 361   // output   = index
 362   // index[0] = plane number
 363   // index[1] = chamber number
 364   // index[2] = sector number
 365   //
 366
 367   Float_t fi;
 368   //
 369   fi = TMath::ATan2(global[1],global[0]);
 370   if (fi<0) fi += 2*TMath::Pi();
 371   index[2] = Int_t(TMath::Nint((fi - GetAlpha()/2.)/GetAlpha()));
 372   //
 373   //
 374   Float_t locx = global[0] * fRotA11[index[2]] + global[1] * fRotA12[index[2]];
 375   index[0] = 0;
 376   Float_t max = locx-par->GetTime0(0);
 377   for (Int_t iplane=1; iplane<fgkNplan;iplane++){
 378     Float_t dist = TMath::Abs(locx-par->GetTime0(iplane));
 379     if (dist < max){
 380       index[0] = iplane;
 381       max = dist;
 382     }
 383   }
 384   Float_t theta = TMath::ATan2(global[2],locx);
 385   index[1] = TMath::Nint(float(fgkNcham)*theta/(0.25*TMath::Pi()));
 386   return kTRUE;
 387
 388 }
 389
 390
 391 //_____________________________________________________________________________
 392 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
 393 {
 394   //
 395   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 396   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 397   // corresponding local frame <rot>.
 398   //
 399
 400   Int_t sector = GetSector(d);
 401
 402   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 403   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 404   rot[2] =  pos[2];
 405
 406   return kTRUE;
 407
 408 }
 409
 410 //_____________________________________________________________________________
 411 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
 412 {
 413   //
 414   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 415   // original position and transforms the corresponding local frame
 416   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 417   //
 418
 419   Int_t sector = GetSector(d);
 420
 421   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 422   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 423   pos[2] =  rot[2];
 424
 425   return kTRUE;
 426
 427 }
 428
 429 //_____________________________________________________________________________
 430 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(Int_t p, Int_t c) const
 431 {
 432   //
 433   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 434   //
 435
 436   return (p + c * fgkNplan);
 437
 438 }
 439
 440 //_____________________________________________________________________________
 441 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(Int_t p, Int_t c, Int_t s) const
 442 {
 443   //
 444   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 445   //
 446
 447   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 448
 449 }
 450
 451 //_____________________________________________________________________________
 452 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(Int_t d) const
 453 {
 454   //
 455   // Reconstruct the plane number from the detector number
 456   //
 457
 458   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 459
 460 }
 461
 462 //_____________________________________________________________________________
 463 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(Int_t d) const
 464 {
 465   //
 466   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 467   //
 468
 469   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 470
 471 }
 472
 473 //_____________________________________________________________________________
 474 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(Int_t d) const
 475 {
 476   //
 477   // Reconstruct the sector number from the detector number
 478   //
 479
 480   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 481
 482 }
 483
 484 //_____________________________________________________________________________
 485 AliTRDgeometry* AliTRDgeometry::GetGeometry(AliRunLoader* runLoader)
 486 {
 487   //
 488   // load the geometry from the galice file
 489   //
 490
 491   if (!runLoader) runLoader = AliRunLoader::GetRunLoader();
 492   if (!runLoader) {
 493     ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "No run loader");
 494     return NULL;
 495   }
 496
 497   TDirectory* saveDir = gDirectory;
 498   runLoader->CdGAFile();
 499
 500   // Try from the galice.root file
 501   AliTRDgeometry* geom = (AliTRDgeometry*) gDirectory->Get("TRDgeometry");
 502
 503   if (!geom) {
 504     // It is not in the file, try to get it from gAlice,
 505     // which corresponds to the run loader
 506     AliTRD * trd = (AliTRD*)runLoader->GetAliRun()->GetDetector("TRD");
 507     geom = trd->GetGeometry();
 508   }
 509   if (!geom) ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "Geometry not found");
 510
 511   saveDir->cd();
 512   return geom;
 513 }