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 // --- ROOT system ---
  33
  34 // --- Standard library ---
  35 #include <stdlib.h>
  36
  37 // --- AliRoot header files ---
  38 #include <TMath.h>
  39
  40 // -- ALICE Headers.
  41 #include "AliConst.h"
  42
  43 // --- EMCAL headers
  44 #include "AliEMCALGeometry.h"
  45
  46 ClassImp(AliEMCALGeometry);
  47
  48 AliEMCALGeometry *AliEMCALGeometry::fgGeom = 0;
  49 Bool_t            AliEMCALGeometry::fgInit = kFALSE;
  50
  51 //______________________________________________________________________
  52 AliEMCALGeometry::~AliEMCALGeometry(void){
  53     // dtor
  54 }
  55 //______________________________________________________________________
  56 void AliEMCALGeometry::Init(void){
  57     // Initializes the EMCAL parameters
  58
  59     fgInit = kFALSE; // Assume failer untill proven otherwise.
  60
  61     TString name(GetName()) ;
  62
  63     if( name != "EMCALArch1a" &&
  64         name != "EMCALArch1b" &&
  65         name != "EMCALArch2a" &&
  66         name != "EMCALArch2b" &&
  67         name != "EMCALArch1aN" ){
  68       Fatal("Init", "%s is not a known geometry (choose among EMCALArch1a, EMCALArch1b, EMCALArch2a and EMCALArch2b, EMCALArch1aN)",  name.Data()) ;
  69     } // end if
  70     //
  71     if ( name == "EMCALArch1a"  ||
  72          name == "EMCALArch1b"  ||
  73          name == "EMCALArch1aN") {
  74       fNZ         = 96;
  75       fNPhi       = 144;
  76     } // end if
  77     if ( name == "EMCALArch2a"  ||
  78          name == "EMCALArch2b" ) {
  79         fNZ         = 112;
  80         fNPhi       = 168;
  81     } // end if
  82     if ( name == "EMCALArch1a"  ||
  83          name == "EMCALArch2a" ) {
  84       fNPRLayers  = 2;
  85       fNECLayers  = 19;
  86       fNHCLayers  = 0;
  87     } // end if
  88     if ( name == "EMCALArch1b"  ||
  89          name == "EMCALArch2b" ) {
  90         fNPRLayers  = 2;
  91         fNECLayers  = 23;
  92         fNHCLayers  = 0;
  93     } // end if
  94     if ( name == "EMCALArch1aN") {
  95       fNPRLayers   = 2;
  96       fNECLayers  = 19;
  97       fNHCLayers  = 14;
  98     }
  99
 100     // geometry
 101     fArm1PhiMin     =  60.0; // degrees, Starting EMCAL Phi position
 102     fArm1PhiMax     = 180.0; // degrees, Ending EMCAL Phi position
 103     fArm1EtaMin     = -0.7; // pseudorapidity, Starting EMCAL Eta position
 104     fArm1EtaMax     = +0.7; // pseudorapidity, Ending EMCAL Eta position
 105
 106     fAlFrontThick        = 3.18; // cm, Thickness of front Al layer
 107     fGap2Active          = 1.0;  // cm, Gap between Al and 1st Scintillator
 108     fPbRadThickness      = 0.5;  // cm, Thickness of the Pb radiators.
 109     fPreShowerSintThick  = 0.6;  // cm, Thickness of the sintilator for the preshower part of the calorimeter
 110     fFullShowerSintThick = 0.5;  // cm, Thickness of the sintilator for the dull shower part of the calorimeter
 111     fCuRadThickness      = 0.0;  // cm, Thickness of the Cu radiators.
 112
 113     if (name ==  "EMCALArch1aN") {
 114       fAlFrontThick        = 3.0;  // cm, Thickness of front Al layer
 115       fGap2Active          = 1.0;  // cm, Gap between Al and 1st Scintillator
 116       fPbRadThickness      = 0.6;  // cm, Thickness of the Pb radiators.
 117       fPreShowerSintThick  = 0.5;  // cm, Thickness of the sintilator for the preshower part of the calorimeter
 118       fFullShowerSintThick = 0.4;  // cm, Thickness of the sintilator for the full shower part of the calorimeter
 119       fCuRadThickness      = 1.0;  // cm, Thickness of the Cu radiators.
 120    }
 121
 122     fIPDistance     = 454.0; // cm, Radial distance to inner surface of EMCAL
 123     fShellThickness = fAlFrontThick + fGap2Active + 2.*(GetPreSintThick() + GetPbRadThick()) + // pre shower
 124       (fNECLayers-1)*(GetFullSintThick()+ GetPbRadThick()) + // E cal -1 because the last element is a scintillator
 125       fNHCLayers*(GetFullSintThick()+ GetCuRadThick()) + // H cal
 126       GetFullSintThick() ; // last scintillator
 127     fZLength        = 2.*ZFromEtaR(fIPDistance+fShellThickness,fArm1EtaMax); // Z coverage
 128     fEnvelop[0]     = fIPDistance; // mother volume inner radius
 129     fEnvelop[1]     = fIPDistance + fShellThickness; // mother volume outer r.
 130     fEnvelop[2]     = 1.00001*fZLength; // add some padding for mother volume.
 131     fgInit = kTRUE;
 132 }
 133
 134 //______________________________________________________________________
 135 AliEMCALGeometry *  AliEMCALGeometry::GetInstance(){
 136   // Returns the pointer of the unique instance
 137
 138   return static_cast<AliEMCALGeometry *>( fgGeom ) ;
 139 }
 140
 141 //______________________________________________________________________
 142 AliEMCALGeometry* AliEMCALGeometry::GetInstance(const Text_t* name,
 143                                                 const Text_t* title){
 144     // Returns the pointer of the unique instance
 145
 146     AliEMCALGeometry * rv = 0;
 147     if ( fgGeom == 0 ) {
 148         if ( strcmp(name,"") == 0 ) rv = 0;
 149         else {
 150             fgGeom = new AliEMCALGeometry(name, title);
 151             if ( fgInit ) rv = (AliEMCALGeometry * ) fgGeom;
 152             else {
 153                 rv = 0;
 154                 delete fgGeom;
 155                 fgGeom = 0;
 156             } // end if fgInit
 157         } // end if strcmp(name,"")
 158     }else{
 159         if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 160           TString message("\n") ;
 161           message += "current geometry is " ;
 162           message += fgGeom->GetName() ;
 163           message += "\n                      you cannot call     " ;
 164           message += name ;
 165           ::Info("GetGeometry", message.Data() ) ;
 166         }else{
 167           rv = (AliEMCALGeometry *) fgGeom;
 168         } // end if
 169     }  // end if fgGeom
 170     return rv;
 171 }
 172
 173 //______________________________________________________________________
 174 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndex(Int_t ieta,Int_t iphi,Int_t ipre) const {
 175     // Returns the tower index number from the based on the Z and Phi
 176     // index numbers. There are 2 times the number of towers to separate
 177     // out the full towers from the pre-showers.
 178     // Inputs:
 179     //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 180     //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 181     //   Int_t ipre  // 0 = Full tower, 1 = Pre-shower tower only. [0,1]
 182     // Outputs:
 183     //   none.
 184     // Returned
 185     // Int_t the absoulute tower index. [1-2*fNZ*fNPhi]
 186     Int_t index;
 187
 188     if((ieta<=0 || ieta>GetNEta()) || (iphi<=0 || iphi>GetNPhi()) ||
 189        (ipre<0 || ipre>1) ){
 190       TString message ("\n") ;
 191       message += "inputs out of range ieta= " ;
 192       message += ieta ;
 193       message += " [1-" ;
 194       message += GetNEta() ;
 195       message += "] iphi= " ;
 196       message += iphi ;
 197       message += " [1-" ;
 198       message += GetNPhi() ;
 199       message += "] ipre= " ;
 200       message += ipre ;
 201       message += "[0,1]. returning -1" ;
 202       Warning("TowerIndex", message.Data() ) ;
 203       return -1;
 204     } // end if
 205     index = iphi + GetNPhi()*(ieta-1) + ipre*(GetNPhi()*GetNEta());
 206     return index;
 207 }
 208
 209 //______________________________________________________________________
 210 void AliEMCALGeometry::TowerIndexes(Int_t index,Int_t &ieta,Int_t &iphi,
 211                                     Int_t &ipre) const {
 212     // given the tower index number it returns the based on the Z and Phi
 213     // index numbers and if it is for the full tower or the pre-tower number.
 214     // There are 2 times the number of towers to separate
 215     // out the full towsers from the pre-towsers.
 216     // Inputs:
 217     //   Int_t index // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 218     // Outputs:
 219     //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 220     //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 221     //   Int_t ipre  // 0 = Full tower, 1 = Pre-shower tower only. [0,1]
 222     // Returned
 223     //   none.
 224     Int_t itowers;
 225
 226     itowers = GetNEta()*GetNPhi();
 227     if(index<1 || index>2*itowers){
 228       TString message("\n") ;
 229       message += "index= " ;
 230       message += index ;
 231       message += " is out of range [1-" ;
 232       message += 2*itowers ;
 233       message += "], returning -1 for all." ;
 234       Warning("TowerIndex", message.Data() ) ;
 235       ieta = -1; iphi = -1; ipre = -1;
 236       return ;
 237     } // end if
 238     ipre = 0;
 239     if(index>itowers){ // pre shower indexs
 240         ipre = 1;
 241         index = index - itowers;
 242     } // end if
 243     ieta = 1+ (Int_t)((index-1)/GetNPhi());
 244     iphi = index - GetNPhi()*(ieta-1);
 245     return;
 246 }
 247
 248 //______________________________________________________________________
 249 void AliEMCALGeometry::EtaPhiFromIndex(Int_t index,Float_t &eta,Float_t &phi) const {
 250     // given the tower index number it returns the based on the eta and phi
 251     // of the tower.
 252     // Inputs:
 253     //   Int_t index // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 254     // Outputs:
 255     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 256     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 257     // Returned
 258     //   none.
 259     Int_t ieta,iphi,ipre;
 260     Double_t deta,dphi,phid;
 261
 262     TowerIndexes(index,ieta,iphi,ipre);
 263     deta = (GetArm1EtaMax()-GetArm1EtaMin())/((Float_t)GetNEta());
 264     eta  = GetArm1EtaMin() + (((Float_t)ieta)-0.5)*deta;
 265     dphi = (GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())/((Float_t)GetNPhi());  // in degrees.
 266     phid = GetArm1PhiMin() + dphi*((Float_t)iphi -0.5);//iphi range [1-fNphi].
 267     phi  = phid;
 268 }
 269
 270 //______________________________________________________________________
 271 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 272     // returns the tower index number based on the eta and phi of the tower.
 273     // Inputs:
 274     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 275     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 276     // Outputs:
 277     //   none.
 278     // Returned
 279     //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 280     Int_t ieta,iphi;
 281
 282     ieta = 1 + (Int_t)(((Float_t)GetNEta())*(eta-GetArm1EtaMin())/
 283                   (GetArm1EtaMax() - GetArm1EtaMin()));
 284     if(ieta<=0 || ieta>GetNEta()){
 285       TString message("\n") ;
 286       message += "ieta = " ;
 287       message += ieta ;
 288       message += " eta=" ;
 289       message += eta ;
 290       message += " is outside of EMCAL. etamin=" ;
 291       message += GetArm1EtaMin() ;
 292       message += " to etamax=" ;
 293       message += GetArm1EtaMax();
 294       message += " returning -1";
 295       Warning("TowerIndexFromEtaPhi", message.Data() ) ;
 296       return -1;
 297     } // end if
 298     iphi = 1 + (Int_t)(((Float_t)GetNPhi())*(phi-GetArm1PhiMin())/
 299                   ((Float_t)(GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())));
 300     if(iphi<=0 || iphi>GetNPhi()){
 301       TString message("\n") ;
 302       message += "iphi=" ;
 303       message += iphi ;
 304       message += "phi= " ;
 305       message += phi ;
 306       message += " is outside of EMCAL." ;
 307       message += " Phimin=" ;
 308       message += GetArm1PhiMin() ;
 309       message += " PhiMax=" ;
 310       message += GetArm1PhiMax() ;
 311       message += " returning -1" ;
 312       Warning("TowerIndexFromEtaPhi", message.Data() ) ;
 313       return -1;
 314     } // end if
 315     return TowerIndex(ieta,iphi,0);
 316 }
 317
 318 //______________________________________________________________________
 319 Int_t AliEMCALGeometry::PreTowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 320     // returns the pretower index number based on the eta and phi of the tower.
 321     // Inputs:
 322     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 323     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 324     // Outputs:
 325     //   none.
 326     // Returned
 327     //   Int_t index // PreTower index number [fNZ*fNPhi-2*fNZ*fNPhi]
 328
 329     return GetNEta()*GetNPhi()+TowerIndexFromEtaPhi(eta,phi);
 330 }
 331
 332 //______________________________________________________________________
 333 Bool_t AliEMCALGeometry::AbsToRelNumbering(Int_t AbsId, Int_t *relid) const {
 334     // Converts the absolute numbering into the following array/
 335     //  relid[0] = EMCAL Arm number 1:1
 336     //  relid[1] = 0  Not in Pre Shower layers
 337     //           = -1 In Pre Shower
 338     //  relid[2] = Row number inside EMCAL
 339     //  relid[3] = Column number inside EMCAL
 340     // Input:
 341     //   Int_t AbsId // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 342     // Outputs:
 343     //   Int_t *relid // array of 5. Discribed above.
 344     Bool_t rv  = kTRUE ;
 345     Int_t ieta=0,iphi=0,ipre=0,index=AbsId;
 346
 347     TowerIndexes(index,ieta,iphi,ipre);
 348     relid[0] = 1;
 349     relid[1] = 0;
 350     if(ipre==1)
 351       relid[1] = -1;
 352     relid[2] = ieta;
 353     relid[3] = iphi;
 354
 355     return rv;
 356 }
 357
 358 //______________________________________________________________________
 359 void AliEMCALGeometry::PosInAlice(const Int_t *relid,Float_t &theta,
 360                                      Float_t &phi) const {
 361     // Converts the relative numbering into the local EMCAL-module (x, z)
 362     // coordinates
 363     Int_t ieta   = relid[2]; // offset along x axis
 364     Int_t iphi = relid[3]; // offset along z axis
 365     Int_t ipre = relid[1]; // indicates -1 preshower, or 0 full tower.
 366     Int_t index;
 367     Float_t eta;
 368
 369     if(ipre==-1) ipre = 1;
 370     index = TowerIndex(ieta,iphi,ipre);
 371     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 372     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 373
 374     return;
 375 }
 376
 377 //______________________________________________________________________
 378 void AliEMCALGeometry::XYZFromIndex(const Int_t *relid,Float_t &x,Float_t &y, Float_t &z) const {
 379     // given the tower relative number it returns the X, Y and Z
 380     // of the tower.
 381
 382     // Outputs:
 383     //   Float_t x  // x of center of tower in cm
 384     //   Float_t y  // y of center of tower in cm
 385     //   Float_t z  // z of centre of tower in cm
 386     // Returned
 387     //   none.
 388
 389     Float_t eta,theta, phi,cyl_radius,kDeg2Rad;
 390
 391     Int_t ieta   = relid[2]; // offset along x axis
 392     Int_t iphi = relid[3]; // offset along z axis
 393     Int_t ipre = relid[1]; // indicates -1 preshower, or 0 full tower.
 394     Int_t index;
 395
 396
 397     if(ipre==-1) ipre = 1;
 398     index = TowerIndex(ieta,iphi,ipre);
 399     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 400     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 401
 402     kDeg2Rad = TMath::Pi() / static_cast<Double_t>(180) ;
 403     if ( ipre == -1 )
 404       cyl_radius = GetIP2PreShower() ;
 405     else
 406       cyl_radius = GetIP2Tower() ;
 407
 408     x =  cyl_radius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) ;
 409     y =  cyl_radius * TMath::Sin(phi * kDeg2Rad ) ;
 410     z =  cyl_radius / TMath::Tan(theta * kDeg2Rad ) ;
 411
 412  return;
 413 }
 414
 415 //______________________________________________________________________
 416 /*
 417 Boot_t AliEMCALGeometry::AreNeighbours(Int_t index1,Int_t index2) const {
 418     // Returns kTRUE if the two towers are neighbours or not, including
 419     // diagonals. Both indexes are required to be either towers or preshower.
 420     // Inputs:
 421     //   Int_t index1  // index of tower 1
 422     //   Int_t index2  // index of tower 2
 423     // Outputs:
 424     //   none.
 425     // Returned
 426     //   Boot_t kTRUE if the towers are neighbours otherwise false.
 427     Boot_t anb = kFALSE;
 428     Int_t ieta1 = 0, ieta2 = 0, iphi1 = 0, iphi2 = 0, ipre1 = 0, ipre2 = 0;
 429
 430     TowerIndexes(index1,ieta1,iphi1,ipre1);
 431     TowerIndexes(index2,ieta2,iphi2,ipre2);
 432     if(ipre1!=ipre2) return anb;
 433     if((ieta1>=ieta2-1 && ieta1<=ieta2+1) && (iphi1>=iphi2-1 &&iphi1<=iphi2+1))
 434                                                                  anb = kTRUE;
 435     return anb;
 436 }
 437  */