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 // EMCALArch2x has more modules along both phi and eta
  27 // EMCALArchxa has less Layers in the Radial Direction
  28 //*-- Author: Sahal Yacoob (LBL / UCT)
  29 //     and  : Yves Schutz (SUBATECH)
  30 //     and  : Jennifer Klay (LBL)
  31
  32 // --- AliRoot header files ---
  33 #include <TMath.h>
  34 #include <TVector3.h>
  35
  36 // -- ALICE Headers.
  37 //#include "AliConst.h"
  38
  39 // --- EMCAL headers
  40 #include "AliEMCALGeometry.h"
  41
  42 ClassImp(AliEMCALGeometry);
  43
  44 AliEMCALGeometry *AliEMCALGeometry::fgGeom = 0;
  45 Bool_t            AliEMCALGeometry::fgInit = kFALSE;
  46
  47 //______________________________________________________________________
  48 AliEMCALGeometry::~AliEMCALGeometry(void){
  49     // dtor
  50 }
  51
  52 //______________________________________________________________________
  53 const Bool_t AliEMCALGeometry::AreInSameTower(Int_t id1, Int_t id2) const {
  54   // Find out whether two hits are in the same tower
  55   Int_t idmax = TMath::Max(id1, id2) ;
  56   Int_t idmin = TMath::Min(id1, id2) ;
  57   if ( ((idmax - GetNZ() * GetNPhi()) == idmin ) ||
  58        ((idmax - 2 * GetNZ() * GetNPhi()) == idmin ) )
  59     return kTRUE ;
  60   else
  61     return kFALSE ;
  62 }
  63
  64 //______________________________________________________________________
  65 void AliEMCALGeometry::Init(void){
  66   // Initializes the EMCAL parameters
  67   // naming convention : GUV_WX_N_ gives the composition of a tower
  68   // WX inform about the composition of the EM calorimeter section:
  69   //   thickness in mm of Pb radiator (W) and of scintillator (X), and number of scintillator layers (N)
  70   // New geometry: EMCAL_55_25
  71
  72   fgInit = kFALSE; // Assume failed until proven otherwise.
  73   TString name(GetName()) ;
  74   if (name == "EMCAL_55_25") {
  75     fECPbRadThickness  = 0.5;  // cm, Thickness of the Pb radiators
  76     fECScintThick      = 0.5;  // cm, Thickness of the scintillator
  77     fNECLayers         = 25;   // number of scintillator layers
  78
  79     fSampling          = 11.8;
  80
  81     fAlFrontThick      = 3.5;  // cm, Thickness of front Al layer
  82     fGap2Active        = 1.0;  // cm, Gap between Al and 1st Scintillator
  83   }
  84   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"){
  85     Fatal("Init", "%s is an old geometry! Please update your Config file", name.Data()) ;
  86   }
  87   else
  88     Fatal("Init", "%s is an undefined geometry!", name.Data()) ;
  89
  90   // geometry
  91   fNZ             = 114;        // granularity along Z (eta)
  92   fNPhi           = 168;        // granularity in phi (azimuth)
  93   fArm1PhiMin     = 60.0;       // degrees, Starting EMCAL Phi position
  94   fArm1PhiMax     = 180.0;      // degrees, Ending EMCAL Phi position
  95   fArm1EtaMin     = -0.7;       // pseudorapidity, Starting EMCAL Eta position
  96   fArm1EtaMax     = +0.7;       // pseudorapidity, Ending EMCAL Eta position
  97
  98   fIPDistance     = 454.0; // cm, Radial distance to inner surface of EMCAL
  99
 100   //There is always one more scintillator than radiator layer because of the first block of aluminium
 101   fShellThickness = fAlFrontThick + fGap2Active + fNECLayers*GetECScintThick()+(fNECLayers-1)*GetECPbRadThick();
 102
 103   fZLength        = 2.*ZFromEtaR(fIPDistance+fShellThickness,fArm1EtaMax); // Z coverage
 104   fEnvelop[0]     = fIPDistance; // mother volume inner radius
 105   fEnvelop[1]     = fIPDistance + fShellThickness; // mother volume outer r.
 106   fEnvelop[2]     = 1.00001*fZLength; // add some padding for mother volume.
 107
 108   fgInit = kTRUE;
 109
 110   if (gDebug) {
 111     printf("Init: geometry of EMCAL named %s is as follows:", name.Data());
 112     printf( "               ECAL      : %d x (%f mm Pb, %f mm Sc) \n", GetNECLayers(), GetECPbRadThick(), GetECScintThick() ) ;
 113     printf("Granularity: %d in eta and %d in phi\n", GetNZ(), GetNPhi()) ;
 114     printf("Layout: phi = (%f, %f), eta = (%f, %f), y = %f\n",
 115            GetArm1PhiMin(), GetArm1PhiMax(),GetArm1EtaMin(), GetArm1EtaMax(), GetIPDistance() ) ;
 116   }
 117 }
 118
 119 //______________________________________________________________________
 120 AliEMCALGeometry *  AliEMCALGeometry::GetInstance(){
 121   // Returns the pointer of the unique instance
 122
 123   return static_cast<AliEMCALGeometry *>( fgGeom ) ;
 124 }
 125
 126 //______________________________________________________________________
 127 AliEMCALGeometry* AliEMCALGeometry::GetInstance(const Text_t* name,
 128                                                 const Text_t* title){
 129     // Returns the pointer of the unique instance
 130
 131     AliEMCALGeometry * rv = 0;
 132     if ( fgGeom == 0 ) {
 133         if ( strcmp(name,"") == 0 ) rv = 0;
 134         else {
 135             fgGeom = new AliEMCALGeometry(name, title);
 136             if ( fgInit ) rv = (AliEMCALGeometry * ) fgGeom;
 137             else {
 138                 rv = 0;
 139                 delete fgGeom;
 140                 fgGeom = 0;
 141             } // end if fgInit
 142         } // end if strcmp(name,"")
 143     }else{
 144         if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 145           printf("\ncurrent geometry is ") ;
 146           printf(fgGeom->GetName());
 147           printf("\n                      you cannot call     ");
 148           printf(name);
 149         }else{
 150           rv = (AliEMCALGeometry *) fgGeom;
 151         } // end if
 152     }  // end if fgGeom
 153     return rv;
 154 }
 155
 156 //______________________________________________________________________
 157 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndex(Int_t ieta,Int_t iphi) const {
 158   // Returns the tower index number from the based on the Z and Phi
 159   // index numbers.
 160   // Inputs:
 161   //   Int_t ieta    // index along z axis [1-fNZ]
 162   //   Int_t iphi  // index along phi axis [1-fNPhi]
 163   // Outputs:
 164   //   none.
 165   // Returned
 166   //   Int_t index // Tower index number
 167
 168   if ( (ieta <= 0 || ieta>GetNEta()) ||
 169        (iphi <= 0 || iphi>GetNPhi()))
 170     Fatal("TowerIndex", "Unexpected parameters eta = %d phi = %d!", ieta, iphi) ;
 171
 172   return ( (iphi - 1)*GetNEta() + ieta );
 173 }
 174
 175 //______________________________________________________________________
 176 void AliEMCALGeometry::TowerIndexes(Int_t index,Int_t &ieta,Int_t &iphi) const {
 177   // Inputs:
 178   //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 179   // Outputs:
 180   //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 181   //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 182   // Returned
 183   //   none.
 184
 185   Int_t nindex = 0;
 186
 187   if ( IsInECA(index) ) { // ECAL index
 188     nindex = index ;
 189   }
 190   else
 191     Fatal("TowerIndexes", "Unexpected Id number!") ;
 192
 193   if (nindex%GetNZ())
 194     iphi = nindex / GetNZ() + 1 ;
 195   else
 196     iphi = nindex / GetNZ() ;
 197   ieta = nindex - (iphi - 1) * GetNZ() ;
 198
 199   if (gDebug==2)
 200     printf("TowerIndexes: index=%d,%d, ieta=%d, iphi = %d", index, nindex,ieta, iphi) ;
 201   return;
 202
 203 }
 204
 205 //______________________________________________________________________
 206 void AliEMCALGeometry::EtaPhiFromIndex(Int_t index,Float_t &eta,Float_t &phi) const {
 207     // given the tower index number it returns the based on the eta and phi
 208     // of the tower.
 209     // Inputs:
 210     //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 211     // Outputs:
 212     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 213     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 214     // Returned
 215     //   none.
 216     Int_t ieta, iphi;
 217     Float_t deta, dphi ;
 218
 219     TowerIndexes(index,ieta,iphi);
 220
 221     if (gDebug == 2)
 222       printf("EtaPhiFromIndex: index = %d, ieta = %d, iphi = %d", index, ieta, iphi) ;
 223
 224     deta = (GetArm1EtaMax()-GetArm1EtaMin())/(static_cast<Float_t>(GetNEta()));
 225     eta  = GetArm1EtaMin() + ((static_cast<Float_t>(ieta) - 0.5 ))*deta;
 226
 227     dphi = (GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())/(static_cast<Float_t>(GetNPhi()));  // in degrees.
 228     phi  = GetArm1PhiMin() + dphi*(static_cast<Float_t>(iphi) - 0.5);//iphi range [1-fNphi].
 229 }
 230
 231 //______________________________________________________________________
 232 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 233     // returns the tower index number based on the eta and phi of the tower.
 234     // Inputs:
 235     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 236     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 237     // Outputs:
 238     //   none.
 239     // Returned
 240     //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 241
 242     Int_t ieta,iphi;
 243
 244     ieta = static_cast<Int_t> ( 1 + (static_cast<Float_t>(GetNEta()) * (eta - GetArm1EtaMin()) / (GetArm1EtaMax() - GetArm1EtaMin())) ) ;
 245
 246     if( ieta <= 0 || ieta > GetNEta() ) {
 247       Error("TowerIndexFromEtaPhi", "Unexpected (eta, phi) = (%f, %f) value, outside of EMCAL!", eta, phi) ;
 248       return -1 ;
 249     }
 250
 251     iphi = static_cast<Int_t> ( 1 + (static_cast<Float_t>(GetNPhi()) * (phi - GetArm1PhiMin()) / (GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())) ) ;
 252
 253     if( iphi <= 0 || iphi > GetNPhi() ) {
 254       Error("TowerIndexFromEtaPhi", "Unexpected (eta, phi) = (%f, %f) value, outside of EMCAL!", eta, phi) ;
 255       return -1 ;
 256     }
 257
 258     return TowerIndex(ieta,iphi);
 259 }
 260
 261 //______________________________________________________________________
 262 Int_t AliEMCALGeometry::PreTowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 263     // returns the pretower index number based on the eta and phi of the tower.
 264     // Inputs:
 265     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 266     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 267     // Outputs:
 268     //   none.
 269     // Returned
 270     //   Int_t index // PreTower index number [fNZ*fNPhi-2*fNZ*fNPhi]
 271
 272     return GetNEta()*GetNPhi()+TowerIndexFromEtaPhi(eta,phi);
 273 }
 274
 275 //______________________________________________________________________
 276 Bool_t AliEMCALGeometry::AbsToRelNumbering(Int_t AbsId, Int_t *relid) const {
 277     // Converts the absolute numbering into the following array/
 278     //  relid[0] = EMCAL Arm number 1:1
 279     //  relid[1] = Row number inside EMCAL
 280     //  relid[2] = Column number inside EMCAL
 281     // Input:
 282     //   Int_t AbsId // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 283     // Outputs:
 284     //   Int_t *relid // array of 3. Discribed above.
 285     Bool_t rv  = kTRUE ;
 286     Int_t ieta=0,iphi=0,index=AbsId;
 287
 288     TowerIndexes(index,ieta,iphi);
 289     relid[0] = 1;
 290     relid[1] = ieta;
 291     relid[2] = iphi;
 292
 293     return rv;
 294 }
 295
 296 //______________________________________________________________________
 297 void AliEMCALGeometry::PosInAlice(const Int_t *relid, Float_t &theta, Float_t &phi) const
 298 {
 299   // Converts the relative numbering into the local EMCAL-module (x, z)
 300   // coordinates
 301   Int_t ieta = relid[1]; // offset along x axis
 302   Int_t iphi = relid[2]; // offset along z axis
 303   Int_t index;
 304   Float_t eta;
 305
 306   index = TowerIndex(ieta,iphi);
 307   EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 308   //theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 309   theta = 2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta));
 310
 311   // correct for distance to IP
 312   Float_t d = GetIP2ECASection() - GetIPDistance() ;
 313
 314   Float_t correction = 1 + d/GetIPDistance() ;
 315   Float_t tantheta = TMath::Tan(theta) * correction ;
 316   theta = TMath::ATan(tantheta) * TMath::RadToDeg() ;
 317   if (theta < 0 )
 318     theta += 180. ;
 319
 320   return;
 321 }
 322
 323 //______________________________________________________________________
 324 void AliEMCALGeometry::PosInAlice(const Int_t absid, Float_t &theta, Float_t &phi) const
 325 {
 326   // Converts the relative numbering into the local EMCAL-module (x, z)
 327   // coordinates
 328
 329   Int_t relid[3] ;
 330   AbsToRelNumbering(absid, relid) ;
 331   Int_t ieta = relid[1]; // offset along x axis
 332   Int_t iphi = relid[2]; // offset along z axis
 333   Int_t index;
 334   Float_t eta;
 335
 336   index = TowerIndex(ieta,iphi);
 337   EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 338   theta = 2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)) ;
 339
 340   // correct for distance to IP
 341   Float_t d = 0. ;
 342   if (IsInECA(absid))
 343     d = GetIP2ECASection() - GetIPDistance() ;
 344   else
 345     Fatal("PosInAlice", "Unexpected id # %d!", absid) ;
 346
 347   Float_t correction = 1 + d/GetIPDistance() ;
 348   Float_t tantheta = TMath::Tan(theta) * correction ;
 349   theta = TMath::ATan(tantheta) * TMath::RadToDeg() ;
 350   if (theta < 0 )
 351     theta += 180. ;
 352
 353   return;
 354 }
 355
 356 //______________________________________________________________________
 357 void AliEMCALGeometry::XYZFromIndex(const Int_t *relid,Float_t &x,Float_t &y, Float_t &z) const {
 358     // given the tower relative number it returns the X, Y and Z
 359     // of the tower.
 360
 361     // Outputs:
 362     //   Float_t x  // x of center of tower in cm
 363     //   Float_t y  // y of center of tower in cm
 364     //   Float_t z  // z of centre of tower in cm
 365     // Returned
 366     //   none.
 367
 368     Float_t eta,theta, phi,cylradius=0. ;
 369
 370     Int_t ieta   = relid[1]; // offset along x axis
 371     Int_t iphi = relid[2]; // offset along z axis.
 372     Int_t index;
 373
 374     index = TowerIndex(ieta,iphi);
 375     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 376     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 377
 378     cylradius = GetIP2ECASection() ;
 379
 380     Double_t  kDeg2Rad = TMath::DegToRad() ;
 381     x =  cylradius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) ;
 382     y =  cylradius * TMath::Sin(phi * kDeg2Rad ) ;
 383     z =  cylradius / TMath::Tan(theta * kDeg2Rad ) ;
 384
 385  return;
 386 }
 387
 388 //______________________________________________________________________
 389 void AliEMCALGeometry::XYZFromIndex(const Int_t absid,  TVector3 &v) const {
 390     // given the tower relative number it returns the X, Y and Z
 391     // of the tower.
 392
 393     // Outputs:
 394     //   Float_t x  // x of center of tower in cm
 395     //   Float_t y  // y of center of tower in cm
 396     //   Float_t z  // z of centre of tower in cm
 397     // Returned
 398     //   none.
 399
 400     Float_t theta, phi,cylradius=0. ;
 401
 402     PosInAlice(absid, theta, phi) ;
 403
 404     if ( IsInECA(absid) )
 405       cylradius = GetIP2ECASection() ;
 406     else
 407       Fatal("XYZFromIndex", "Unexpected Tower section") ;
 408
 409     Double_t  kDeg2Rad = TMath::DegToRad() ;
 410     v.SetX(cylradius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) );
 411     v.SetY(cylradius * TMath::Sin(phi * kDeg2Rad ) );
 412     v.SetZ(cylradius / TMath::Tan(theta * kDeg2Rad ) ) ;
 413
 414  return;
 415 }
 416
 417 //______________________________________________________________________
 418 /*
 419 Boot_t AliEMCALGeometry::AreNeighbours(Int_t index1,Int_t index2) const {
 420     // Returns kTRUE if the two towers are neighbours or not, including
 421     // diagonals. Both indexes are required to be either towers or preshower.
 422     // Inputs:
 423     //   Int_t index1  // index of tower 1
 424     //   Int_t index2  // index of tower 2
 425     // Outputs:
 426     //   none.
 427     // Returned
 428     //   Boot_t kTRUE if the towers are neighbours otherwise false.
 429     Boot_t anb = kFALSE;
 430     Int_t ieta1 = 0, ieta2 = 0, iphi1 = 0, iphi2 = 0;
 431
 432     TowerIndexes(index1,ieta1,iphi1);
 433     TowerIndexes(index2,ieta2,iphi2);
 434     if((ieta1>=ieta2-1 && ieta1<=ieta2+1) && (iphi1>=iphi2-1 &&iphi1<=iphi2+1))
 435                                                                  anb = kTRUE;
 436     return anb;
 437 }
 438  */