EMCAL/AliEMCALGeometry.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 // Geometry class  for EMCAL : singleton
  20 // EMCAL consists of layers of scintillator and lead
  21 // Places the the Barrel Geometry of The EMCAL at Midrapidity
  22 // between 0 and 120 degrees of Phi and
  23 // -0.7 to 0.7 in eta
  24 // Number of Modules and Layers may be controlled by
  25 // the name of the instance defined
  26 //*-- Author: Sahal Yacoob (LBL / UCT)
  27 //     and  : Yves Schutz (SUBATECH)
  28 //     and  : Jennifer Klay (LBL)
  29
  30 // --- AliRoot header files ---
  31 #include <TMath.h>
  32 #include <TVector3.h>
  33
  34 // -- ALICE Headers.
  35 //#include "AliConst.h"
  36
  37 // --- EMCAL headers
  38 #include "AliEMCALGeometry.h"
  39
  40 ClassImp(AliEMCALGeometry);
  41
  42 AliEMCALGeometry *AliEMCALGeometry::fgGeom = 0;
  43 Bool_t            AliEMCALGeometry::fgInit = kFALSE;
  44
  45 //______________________________________________________________________
  46 AliEMCALGeometry::~AliEMCALGeometry(void){
  47     // dtor
  48 }
  49
  50 //______________________________________________________________________
  51 Bool_t AliEMCALGeometry::AreInSameTower(Int_t id1, Int_t id2) const {
  52   // Find out whether two hits are in the same tower
  53   Int_t idmax = TMath::Max(id1, id2) ;
  54   Int_t idmin = TMath::Min(id1, id2) ;
  55   if ( ((idmax - GetNZ() * GetNPhi()) == idmin ) ||
  56        ((idmax - 2 * GetNZ() * GetNPhi()) == idmin ) )
  57     return kTRUE ;
  58   else
  59     return kFALSE ;
  60 }
  61
  62 //______________________________________________________________________
  63 void AliEMCALGeometry::Init(void){
  64   // Initializes the EMCAL parameters
  65   // naming convention : GUV_WX_N_ gives the composition of a tower
  66   // WX inform about the composition of the EM calorimeter section:
  67   //   thickness in mm of Pb radiator (W) and of scintillator (X), and number of scintillator layers (N)
  68   // New geometry: EMCAL_55_25
  69
  70   fgInit = kFALSE; // Assume failed until proven otherwise.
  71   TString name(GetName()) ;
  72   if (name == "EMCAL_55_25") {
  73     fECPbRadThickness  = 0.5;  // cm, Thickness of the Pb radiators
  74     fECScintThick      = 0.5;  // cm, Thickness of the scintillator
  75     fNECLayers         = 25;   // number of scintillator layers
  76
  77     fSampling          = 11.8;
  78
  79     fAlFrontThick      = 3.5;  // cm, Thickness of front Al layer
  80     fGap2Active        = 1.0;  // cm, Gap between Al and 1st Scintillator
  81   }
  82   else if( name == "G56_2_55_19" || name == "EMCAL_5655_21" || name == "G56_2_55_19_104_14"|| name == "G65_2_64_19" || name == "EMCAL_6564_21"){
  83     Fatal("Init", "%s is an old geometry! Please update your Config file", name.Data()) ;
  84   }
  85   else
  86     Fatal("Init", "%s is an undefined geometry!", name.Data()) ;
  87
  88   // geometry
  89   fNZ             = 114;        // granularity along Z (eta)
  90   fNPhi           = 168;        // granularity in phi (azimuth)
  91   fArm1PhiMin     = 60.0;       // degrees, Starting EMCAL Phi position
  92   fArm1PhiMax     = 180.0;      // degrees, Ending EMCAL Phi position
  93   fArm1EtaMin     = -0.7;       // pseudorapidity, Starting EMCAL Eta position
  94   fArm1EtaMax     = +0.7;       // pseudorapidity, Ending EMCAL Eta position
  95
  96   fIPDistance     = 454.0; // cm, Radial distance to inner surface of EMCAL
  97
  98   //There is always one more scintillator than radiator layer because of the first block of aluminium
  99   fShellThickness = fAlFrontThick + fGap2Active + fNECLayers*GetECScintThick()+(fNECLayers-1)*GetECPbRadThick();
 100
 101   fZLength        = 2.*ZFromEtaR(fIPDistance+fShellThickness,fArm1EtaMax); // Z coverage
 102   fEnvelop[0]     = fIPDistance; // mother volume inner radius
 103   fEnvelop[1]     = fIPDistance + fShellThickness; // mother volume outer r.
 104   fEnvelop[2]     = 1.00001*fZLength; // add some padding for mother volume.
 105
 106   fgInit = kTRUE;
 107
 108   if (gDebug) {
 109     printf("Init: geometry of EMCAL named %s is as follows:", name.Data());
 110     printf( "               ECAL      : %d x (%f mm Pb, %f mm Sc) \n", GetNECLayers(), GetECPbRadThick(), GetECScintThick() ) ;
 111     printf("Granularity: %d in eta and %d in phi\n", GetNZ(), GetNPhi()) ;
 112     printf("Layout: phi = (%f, %f), eta = (%f, %f), y = %f\n",
 113            GetArm1PhiMin(), GetArm1PhiMax(),GetArm1EtaMin(), GetArm1EtaMax(), GetIPDistance() ) ;
 114   }
 115 }
 116
 117 //______________________________________________________________________
 118 AliEMCALGeometry *  AliEMCALGeometry::GetInstance(){
 119   // Returns the pointer of the unique instance
 120
 121   return static_cast<AliEMCALGeometry *>( fgGeom ) ;
 122 }
 123
 124 //______________________________________________________________________
 125 AliEMCALGeometry* AliEMCALGeometry::GetInstance(const Text_t* name,
 126                                                 const Text_t* title){
 127     // Returns the pointer of the unique instance
 128
 129     AliEMCALGeometry * rv = 0;
 130     if ( fgGeom == 0 ) {
 131         if ( strcmp(name,"") == 0 ) rv = 0;
 132         else {
 133             fgGeom = new AliEMCALGeometry(name, title);
 134             if ( fgInit ) rv = (AliEMCALGeometry * ) fgGeom;
 135             else {
 136                 rv = 0;
 137                 delete fgGeom;
 138                 fgGeom = 0;
 139             } // end if fgInit
 140         } // end if strcmp(name,"")
 141     }else{
 142         if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 143           printf("\ncurrent geometry is ") ;
 144           printf(fgGeom->GetName());
 145           printf("\n                      you cannot call     ");
 146           printf(name);
 147         }else{
 148           rv = (AliEMCALGeometry *) fgGeom;
 149         } // end if
 150     }  // end if fgGeom
 151     return rv;
 152 }
 153
 154 //______________________________________________________________________
 155 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndex(Int_t ieta,Int_t iphi) const {
 156   // Returns the tower index number from the based on the Z and Phi
 157   // index numbers.
 158   // Inputs:
 159   //   Int_t ieta    // index along z axis [1-fNZ]
 160   //   Int_t iphi  // index along phi axis [1-fNPhi]
 161   // Outputs:
 162   //   none.
 163   // Returned
 164   //   Int_t index // Tower index number
 165
 166   if ( (ieta <= 0 || ieta>GetNEta()) ||
 167        (iphi <= 0 || iphi>GetNPhi()))
 168     Fatal("TowerIndex", "Unexpected parameters eta = %d phi = %d!", ieta, iphi) ;
 169
 170   return ( (iphi - 1)*GetNEta() + ieta );
 171 }
 172
 173 //______________________________________________________________________
 174 void AliEMCALGeometry::TowerIndexes(Int_t index,Int_t &ieta,Int_t &iphi) const {
 175   // Inputs:
 176   //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 177   // Outputs:
 178   //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 179   //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 180   // Returned
 181   //   none.
 182
 183   Int_t nindex = 0;
 184
 185   if ( IsInECA(index) ) { // ECAL index
 186     nindex = index ;
 187   }
 188   else
 189     Fatal("TowerIndexes", "Unexpected Id number!") ;
 190
 191   if (nindex%GetNZ())
 192     iphi = nindex / GetNZ() + 1 ;
 193   else
 194     iphi = nindex / GetNZ() ;
 195   ieta = nindex - (iphi - 1) * GetNZ() ;
 196
 197   if (gDebug==2)
 198     printf("TowerIndexes: index=%d,%d, ieta=%d, iphi = %d", index, nindex,ieta, iphi) ;
 199   return;
 200
 201 }
 202
 203 //______________________________________________________________________
 204 void AliEMCALGeometry::EtaPhiFromIndex(Int_t index,Float_t &eta,Float_t &phi) const {
 205     // given the tower index number it returns the based on the eta and phi
 206     // of the tower.
 207     // Inputs:
 208     //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 209     // Outputs:
 210     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 211     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 212     // Returned
 213     //   none.
 214     Int_t ieta, iphi;
 215     Float_t deta, dphi ;
 216
 217     TowerIndexes(index,ieta,iphi);
 218
 219     if (gDebug == 2)
 220       printf("EtaPhiFromIndex: index = %d, ieta = %d, iphi = %d", index, ieta, iphi) ;
 221
 222     deta = (GetArm1EtaMax()-GetArm1EtaMin())/(static_cast<Float_t>(GetNEta()));
 223     eta  = GetArm1EtaMin() + ((static_cast<Float_t>(ieta) - 0.5 ))*deta;
 224
 225     dphi = (GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())/(static_cast<Float_t>(GetNPhi()));  // in degrees.
 226     phi  = GetArm1PhiMin() + dphi*(static_cast<Float_t>(iphi) - 0.5);//iphi range [1-fNphi].
 227 }
 228
 229 //______________________________________________________________________
 230 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 231     // returns the tower index number based on the eta and phi of the tower.
 232     // Inputs:
 233     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 234     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 235     // Outputs:
 236     //   none.
 237     // Returned
 238     //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 239
 240     Int_t ieta,iphi;
 241
 242     ieta = static_cast<Int_t> ( 1 + (static_cast<Float_t>(GetNEta()) * (eta - GetArm1EtaMin()) / (GetArm1EtaMax() - GetArm1EtaMin())) ) ;
 243
 244     if( ieta <= 0 || ieta > GetNEta() ) {
 245       Error("TowerIndexFromEtaPhi", "Unexpected (eta, phi) = (%f, %f) value, outside of EMCAL!", eta, phi) ;
 246       return -1 ;
 247     }
 248
 249     iphi = static_cast<Int_t> ( 1 + (static_cast<Float_t>(GetNPhi()) * (phi - GetArm1PhiMin()) / (GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())) ) ;
 250
 251     if( iphi <= 0 || iphi > GetNPhi() ) {
 252       Error("TowerIndexFromEtaPhi", "Unexpected (eta, phi) = (%f, %f) value, outside of EMCAL!", eta, phi) ;
 253       return -1 ;
 254     }
 255
 256     return TowerIndex(ieta,iphi);
 257 }
 258
 259 //______________________________________________________________________
 260 Bool_t AliEMCALGeometry::AbsToRelNumbering(Int_t AbsId, Int_t *relid) const {
 261     // Converts the absolute numbering into the following array/
 262     //  relid[0] = Row number inside EMCAL
 263     //  relid[1] = Column number inside EMCAL
 264     // Input:
 265     //   Int_t AbsId // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 266     // Outputs:
 267     //   Int_t *relid // array of 2. Described above.
 268     Bool_t rv  = kTRUE ;
 269     Int_t ieta=0,iphi=0,index=AbsId;
 270
 271     TowerIndexes(index,ieta,iphi);
 272     relid[0] = ieta;
 273     relid[1] = iphi;
 274
 275     return rv;
 276 }
 277
 278 //______________________________________________________________________
 279 void AliEMCALGeometry::PosInAlice(const Int_t *relid, Float_t &theta, Float_t &phi) const
 280 {
 281   // Converts the relative numbering into the local EMCAL-module (x, z)
 282   // coordinates
 283   Int_t ieta = relid[0]; // offset along x axis
 284   Int_t iphi = relid[1]; // offset along z axis
 285   Int_t index;
 286   Float_t eta;
 287
 288   index = TowerIndex(ieta,iphi);
 289   EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 290   //theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 291   theta = 2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta));
 292
 293   // correct for distance to IP
 294   Float_t d = GetIP2ECASection() - GetIPDistance() ;
 295
 296   Float_t correction = 1 + d/GetIPDistance() ;
 297   Float_t tantheta = TMath::Tan(theta) * correction ;
 298   theta = TMath::ATan(tantheta) * TMath::RadToDeg() ;
 299   if (theta < 0 )
 300     theta += 180. ;
 301
 302   return;
 303 }
 304
 305 //______________________________________________________________________
 306 void AliEMCALGeometry::PosInAlice(Int_t absid, Float_t &theta, Float_t &phi) const
 307 {
 308   // Converts the relative numbering into the local EMCAL-module (x, z)
 309   // coordinates
 310   Int_t relid[2] ;
 311   AbsToRelNumbering(absid, relid) ;
 312   Int_t ieta = relid[0]; // offset along x axis
 313   Int_t iphi = relid[1]; // offset along z axis
 314   Int_t index;
 315   Float_t eta;
 316
 317   index = TowerIndex(ieta,iphi);
 318   EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 319   theta = 2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)) ;
 320
 321   // correct for distance to IP
 322   Float_t d = 0. ;
 323   if (IsInECA(absid))
 324     d = GetIP2ECASection() - GetIPDistance() ;
 325   else
 326     Fatal("PosInAlice", "Unexpected id # %d!", absid) ;
 327
 328   Float_t correction = 1 + d/GetIPDistance() ;
 329   Float_t tantheta = TMath::Tan(theta) * correction ;
 330   theta = TMath::ATan(tantheta) * TMath::RadToDeg() ;
 331   if (theta < 0 )
 332     theta += 180. ;
 333
 334   return;
 335 }
 336
 337 //______________________________________________________________________
 338 void AliEMCALGeometry::XYZFromIndex(const Int_t *relid,Float_t &x,Float_t &y, Float_t &z) const {
 339     // given the tower relative number it returns the X, Y and Z
 340     // of the tower.
 341
 342     // Outputs:
 343     //   Float_t x  // x of center of tower in cm
 344     //   Float_t y  // y of center of tower in cm
 345     //   Float_t z  // z of centre of tower in cm
 346     // Returned
 347     //   none.
 348
 349     Float_t eta,theta, phi,cylradius=0. ;
 350
 351     Int_t ieta = relid[0]; // offset along x axis
 352     Int_t iphi = relid[1]; // offset along z axis.
 353     Int_t index;
 354
 355     index = TowerIndex(ieta,iphi);
 356     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 357     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 358
 359     cylradius = GetIP2ECASection() ;
 360
 361     Double_t  kDeg2Rad = TMath::DegToRad() ;
 362     x =  cylradius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) ;
 363     y =  cylradius * TMath::Sin(phi * kDeg2Rad ) ;
 364     z =  cylradius / TMath::Tan(theta * kDeg2Rad ) ;
 365
 366  return;
 367 }
 368
 369 //______________________________________________________________________
 370 void AliEMCALGeometry::XYZFromIndex(Int_t absid,  TVector3 &v) const {
 371     // given the tower relative number it returns the X, Y and Z
 372     // of the tower.
 373
 374     // Outputs:
 375     //   Float_t x  // x of center of tower in cm
 376     //   Float_t y  // y of center of tower in cm
 377     //   Float_t z  // z of centre of tower in cm
 378     // Returned
 379     //   none.
 380
 381     Float_t theta, phi,cylradius=0. ;
 382
 383     PosInAlice(absid, theta, phi) ;
 384
 385     if ( IsInECA(absid) )
 386       cylradius = GetIP2ECASection() ;
 387     else
 388       Fatal("XYZFromIndex", "Unexpected Tower section") ;
 389
 390     Double_t  kDeg2Rad = TMath::DegToRad() ;
 391     v.SetX(cylradius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) );
 392     v.SetY(cylradius * TMath::Sin(phi * kDeg2Rad ) );
 393     v.SetZ(cylradius / TMath::Tan(theta * kDeg2Rad ) ) ;
 394
 395  return;
 396 }