ITS/AliITSsegmentationSDD.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 #include <Riostream.h>
  16 #include <TMath.h>
  17
  18 #include "AliITSsegmentationSDD.h"
  19 // #include "AliITS.h"
  20 #include "AliITSgeom.h"
  21 #include "AliITSgeomSDD.h"
  22 #include "AliITSresponseSDD.h"
  23 //////////////////////////////////////////////////////
  24 // Segmentation class for                           //
  25 // drift detectors                                  //
  26 //                                                  //
  27 //////////////////////////////////////////////////////
  28
  29 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDxDefault = 35085.;
  30 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDzDefault = 75264.;
  31 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDyDefault = 300.;
  32 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkPitchDefault = 294.;
  33 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkClockDefault = 40.;
  34 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkHalfNanodesDefault = 256;
  35 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkNsamplesDefault = 256;
  36
  37 ClassImp(AliITSsegmentationSDD)
  38 //----------------------------------------------------------------------
  39 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD(AliITSgeom* geom):
  40 fNsamples(0),
  41 fNanodes(0),
  42 fPitch(0),
  43 fTimeStep(0),
  44 fDriftSpeed(0),
  45 fSetDriftSpeed(0){
  46   // constructor
  47    fGeom=geom;
  48    fDriftSpeed=AliITSresponseSDD::DefaultDriftSpeed();
  49    fCorr=0;
  50    SetDetSize(fgkDxDefault,fgkDzDefault,fgkDyDefault);
  51    SetPadSize(fgkPitchDefault,fgkClockDefault);
  52    SetNPads(fgkHalfNanodesDefault,fgkNsamplesDefault);
  53
  54 }
  55 //______________________________________________________________________
  56 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD() : AliITSsegmentation(),
  57 fNsamples(0),
  58 fNanodes(0),
  59 fPitch(0),
  60 fTimeStep(0),
  61 fDriftSpeed(0),
  62 fSetDriftSpeed(0){
  63   // Default constructor
  64    fDriftSpeed=0;
  65    SetDetSize(fgkDxDefault,fgkDzDefault,fgkDyDefault);
  66    SetPadSize(fgkPitchDefault,fgkClockDefault);
  67    SetNPads(fgkHalfNanodesDefault,fgkNsamplesDefault);
  68
  69 }
  70
  71 //______________________________________________________________________
  72 void AliITSsegmentationSDD::Copy(TObject &obj) const {
  73   // protected method. copy this to obj
  74   AliITSsegmentation::Copy(obj);
  75   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fNsamples = fNsamples;
  76   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fNanodes = fNanodes;
  77   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fPitch = fPitch;
  78   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fTimeStep = fTimeStep;
  79   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fDriftSpeed = fDriftSpeed;
  80   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fSetDriftSpeed = fSetDriftSpeed;
  81 }
  82
  83 //______________________________________________________________________
  84 AliITSsegmentationSDD& AliITSsegmentationSDD::operator=(const AliITSsegmentationSDD &source){
  85    // = operator
  86    if(this==&source) return *this;
  87    source.Copy(*this);
  88    return *this;
  89 }
  90
  91 //____________________________________________________________________________
  92 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD(const AliITSsegmentationSDD &source) :
  93     AliITSsegmentation(source),
  94 fNsamples(0),
  95 fNanodes(0),
  96 fPitch(0),
  97 fTimeStep(0),
  98 fDriftSpeed(0),
  99 fSetDriftSpeed(0){
 100   // copy constructor
 101   source.Copy(*this);
 102 }
 103
 104 //----------------------------------------------------------------------
 105 void AliITSsegmentationSDD::Init(){
 106   // Standard initilisation routine
 107
 108    if(!fGeom) {
 109      Fatal("Init","the pointer to the ITS geometry class (AliITSgeom) is null\n");
 110      return;
 111    }
 112    AliITSgeomSDD *gsdd = (AliITSgeomSDD *) (fGeom->GetShape(3,1,1));
 113
 114    const Float_t kconv=10000.;
 115    fDz = 2.*kconv*gsdd->GetDz();
 116    fDx = kconv*gsdd->GetDx();
 117    fDy = 2.*kconv*gsdd->GetDy();
 118 }
 119
 120 //----------------------------------------------------------------------
 121 void AliITSsegmentationSDD::
 122 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
 123   // returns neighbours for use in Cluster Finder routines and the like
 124
 125     if(iX >= fNanodes) printf("iX > fNanodes %d %d\n",iX,fNanodes);
 126     if(iZ >= fNsamples) printf("iZ > fNsamples %d %d\n",iZ,fNsamples);
 127     *Nlist=4;
 128     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
 129     if(iX && (iX != fNanodes/2)) Xlist[2]=iX-1;
 130     else Xlist[2]=iX;
 131     if ((iX !=fNanodes/2 -1) && (iX != fNanodes)) Xlist[3]=iX+1;
 132     else Xlist[3]=iX;
 133     if(iZ) Zlist[0]=iZ-1;
 134     else Zlist[0]=iZ;
 135     if (iZ < fNsamples) Zlist[1]=iZ+1;
 136     else Zlist[1]=iZ;
 137     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
 138 }
 139 //----------------------------------------------------------------------
 140 void AliITSsegmentationSDD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,
 141                                       Int_t &timebin,Int_t &anode) const {
 142 // Returns cell coordinates (time sample,anode) incremented by 1 !!!!!
 143 // for given real local coordinates (x,z)
 144
 145     // expects x, z in cm
 146
 147     const Float_t kconv=10000;  // cm->um
 148
 149     x *= kconv; // Convert to microns
 150     z *= kconv; // Convert to microns
 151     Int_t na = fNanodes/2;
 152     Float_t driftpath=fDx-TMath::Abs(x);
 153     timebin=(Int_t)(driftpath/fDriftSpeed/fTimeStep);
 154     anode=(Int_t)(z/fPitch + na/2);
 155     if (x > 0) anode += na;
 156
 157     timebin+=1;
 158     anode+=1;
 159     if(!fSetDriftSpeed){
 160       timebin=-999;
 161       Warning("GetPadIxz","Drift speed not set: timebin is dummy");
 162     }
 163
 164 }
 165 //----------------------------------------------------------------------
 166 void AliITSsegmentationSDD::GetPadCxz(Int_t timebin,Int_t anode,
 167                                       Float_t &x ,Float_t &z) const{
 168     // Transform from cell to real local coordinates
 169     // returns x, z in cm
 170
 171   // the +0.5 means that an # and time bin # should start from 0 !!!
 172     const Float_t kconv=10000;  // um->cm
 173   // the +0.5 means that an # and time bin # should start from 0 !!!
 174
 175     Int_t na = fNanodes/2;
 176     Float_t driftpath=(timebin+0.5)*fTimeStep*fDriftSpeed;
 177     if (anode >= na) x=(fDx-driftpath)/kconv;
 178     else x = -(fDx-driftpath)/kconv;
 179     if (anode >= na) anode-=na;
 180     z=((anode+0.5)*fPitch-fDz/2)/kconv;
 181     if(!fSetDriftSpeed){
 182       x=-9999.;
 183       Warning("GetPadCxz","Drift speed not set: x coord. is dummy");
 184     }
 185
 186 }
 187 //----------------------------------------------------------------------
 188 void AliITSsegmentationSDD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
 189     // Get anode and time bucket as floats - numbering from 0
 190
 191     // expects x, z in cm
 192
 193     const Float_t kconv=10000;  // cm->um
 194
 195     Float_t x0=x;
 196     Int_t na = fNanodes/2;
 197     Float_t driftpath=fDx-TMath::Abs(kconv*x);
 198     x=driftpath/fDriftSpeed/fTimeStep;
 199     z=kconv*z/fPitch + (float)na/2;
 200     if (x0 < 0) x = -x;
 201     if(!fSetDriftSpeed){
 202       x=-9999.;
 203       Warning("GetPadTxz","Drift speed not set: x coord. is dummy");
 204     }
 205 }
 206 //----------------------------------------------------------------------
 207 void AliITSsegmentationSDD::GetLocal(Int_t module,Float_t *g ,Float_t *l) const {
 208   // returns local coordinates from global
 209     if(!fGeom) {
 210       Fatal("GetLocal","the pointer to the ITS geometry class (AliITSgeom) is null\n");
 211         return;
 212     }
 213     fGeom->GtoL(module,g,l);
 214 }
 215 //----------------------------------------------------------------------
 216 void AliITSsegmentationSDD::GetGlobal(Int_t module,Float_t *l ,Float_t *g) const {
 217   // return global coordinates from local
 218     if(!fGeom) {
 219       Fatal("GetGlobal","the pointer to the ITS geometry class (AliITSgeom) is null\n");
 220     }
 221
 222     fGeom->LtoG(module,l,g);
 223
 224 }
 225 //----------------------------------------------------------------------
 226 void AliITSsegmentationSDD::Print(Option_t *opt) const {
 227   // Print SDD segmentation Parameters
 228
 229    cout << "**************************************************" << endl;
 230    cout << "  Silicon Drift Detector Segmentation Parameters  " << opt << endl;
 231    cout << "**************************************************" << endl;
 232    cout << "Number of Time Samples: " << fNsamples << endl;
 233    cout << "Number of Anodes: " << fNanodes << endl;
 234    cout << "Time Step (ns): " << fTimeStep << endl;
 235    cout << "Anode Pitch (um): " << fPitch << endl;
 236    cout << "Full Detector Width     (x): " << fDx;
 237    cout<<" (Default is "<<fgkDxDefault<<") "<<endl;
 238    cout << "Half Detector Length    (z): " << fDz;
 239    cout<<" (Default is "<<fgkDzDefault<<") "<<endl;
 240    cout << "Full Detector Thickness (y): " << fDy;
 241    cout<<" (Default is "<<fgkDyDefault<<") "<<endl;
 242    cout << "**************************************************" << endl;
 243
 244 }
 245
 246 //----------------------------------------------------------------------
 247 void AliITSsegmentationSDD::PrintDefaultParameters() const {
 248   // print SDD parameters defined as static const data members
 249
 250   cout << "**************************************************" << endl;
 251   cout << "  Silicon Drift Detector Segmentation Parameters  " << endl;
 252   cout << " Default values defined as static const data members"<< endl;
 253   cout << " Actual values can be set with the relevant setters"<< endl;
 254   cout << "**************************************************" << endl;
 255   cout<<"fgkDxDefault = "<<fgkDxDefault<<endl;
 256   cout<<"fgkDzDefault = "<<fgkDzDefault<<endl;
 257   cout<<"fgkDyDefault = "<<fgkDyDefault<<endl;
 258   cout<<"fgkPitchDefault = "<<fgkPitchDefault<<endl;
 259   cout<<"fgkClockDefault = "<<fgkClockDefault<<endl;
 260   cout<<"fgkHalfNanodesDefault = "<<fgkHalfNanodesDefault<<endl;
 261   cout<<"fgkNsamplesDefault = "<<fgkNsamplesDefault<<endl;
 262   cout << "**************************************************" << endl;
 263
 264 }
 265
 266 //______________________________________________________________________
 267 Bool_t AliITSsegmentationSDD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
 268                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
 269 // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
 270 // time bucket numbers ix and anode number iz.
 271 // Input:
 272 // Float_t   x      detector local coordinate x in cm with respect to the
 273 //                  center of the sensitive volume.
 274 // Float_t   z      detector local coordinate z in cm with respect to the
 275 //                  center of the sensitive volulme.
 276 // Output:
 277 // Int_t    ix      detector x time coordinate. Has the range 0<=ix<fNsamples.
 278 // Int_t    iz      detector z anode coordinate. Has the range 0<=iz<fNandoes.
 279 //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
 280 // detector segmentation as defined.
 281 //     This segmentation geometry can be discribed as the following:
 282 // {assumes 2*Dx()=7.0cm Dz()=7.5264cm, Dpx()=25ns,
 283 //  res->DeriftSpeed()=7.3mic/ns, Dpz()=512. For other values a only the
 284 //  specific numbers will change not their layout.}
 285 //
 286 //        0                     191                    0
 287 //      0 |----------------------|---------------------| 256
 288 //        | a     time-bins      |     time-bins     a |
 289 //        | n                    |                   n |
 290 //        | o                    |___________________o_|__> X
 291 //        | d                    |                   d |
 292 //        | e                    |                   e |
 293 //        | s                    |                   s |
 294 //    255 |----------------------|---------------------| 511
 295 //                               |
 296 //                               V
 297 //                               Z
 298     Float_t dx,dz,tb;
 299     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
 300
 301     ix = -1; // default values
 302     iz = -1; // default values
 303     dx = -kconv*Dx(); // lower left edge in cm.
 304     dz = -0.5*kconv*Dz(); // lower left edge in cm.
 305     if(x<dx || x>-dx) {
 306       Warning("LocalToDet","input argument %f out of range (%f, %f)",x,dx,-dx);
 307       return kFALSE; // outside of defined volume.
 308     }
 309     if(z<dz || z>-dz) {
 310       Warning("LocalToDet","input argument %f out of range (%f, %f)",z,dz,-dz);
 311       return kFALSE; // outside of defined volume.
 312     }
 313     tb = fDriftSpeed*fTimeStep*kconv; // compute size of time bin.
 314     if(x>0) dx = -(dx + x)/tb; // distance from + side in time bin units
 315     else dx = (x - dx)/tb;     // distance from - side in time bin units
 316     dz = (z - dz)/(kconv*fPitch); // distance in z in anode pitch units
 317     ix = (Int_t) dx;   // time bin
 318     iz = (Int_t) dz;   // anode
 319     if(x>0) iz += Npz()/2; // if x>0 then + side anodes values.
 320     if(!fSetDriftSpeed){
 321       tb=-999;
 322       Warning("LocalToDet","Drift speed not set: timebin is dummy");
 323       return kFALSE;
 324     }
 325     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
 326 }
 327 //______________________________________________________________________
 328 void AliITSsegmentationSDD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
 329 {
 330 // Transformation from Detector time bucket and anode coordiantes to Geant
 331 // detector centerd local coordinates (cm).
 332 // Input:
 333 // Int_t    ix      detector x time coordinate. Has the range 0<=ix<fNsamples.
 334 // Int_t    iz      detector z anode coordinate. Has the range 0<=iz<fNandoes.
 335 // Output:
 336 // Float_t   x      detector local coordinate x in cm with respect to the
 337 //                  center of the sensitive volume.
 338 // Float_t   z      detector local coordinate z in cm with respect to the
 339 //                  center of the sensitive volulme.
 340 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -Dx()
 341 // or -0.5*Dz() is returned.
 342 //     This segmentation geometry can be discribed as the following:
 343 // {assumes 2*Dx()=7.0cm Dz()=7.5264cm, Dpx()=25ns,
 344 //  res->DeriftSpeed()=7.3mic/ns, Dpz()=512. For other values a only the
 345 //  specific numbers will change not their layout.}
 346 //
 347 //        0                     191                    0
 348 //      0 |----------------------|---------------------| 256
 349 //        | a     time-bins      |     time-bins     a |
 350 //        | n                    |                   n |
 351 //        | o                    |___________________o_|__> X
 352 //        | d                    |                   d |
 353 //        | e                    |                   e |
 354 //        | s                    |                   s |
 355 //    255 |----------------------|---------------------| 511
 356 //                               |
 357 //                               V
 358 //                               Z
 359     Int_t i,j;
 360     Float_t tb;
 361     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
 362
 363     if(iz>=Npz()/2) x = kconv*Dx(); // default value for +x side.
 364     else x = -kconv*Dx(); // default value for -x side.
 365     z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
 366     if(ix<0 || ix>=Npx()) {
 367       Warning("DetToLocal","input argument %d out of range (0, %d)",ix,Npx());
 368       return; // outside of detector
 369     }
 370     if(iz<0 || iz>=Npz()) {
 371       Warning("DetToLocal","input argument %d out of range (0, %d)",iz,Npz());
 372      return; // outside of detctor
 373     }
 374     tb = fDriftSpeed*fTimeStep*kconv; // compute size of time bin.
 375     if(iz>=Npz()/2) tb *= -1.0; // for +x side decrement frmo Dx().
 376     for(i=0;i<ix;i++) x += tb; // sum up to cell ix-1
 377     x += 0.5*tb; // add 1/2 of cell ix for center location.
 378     if(iz>=Npz()/2) iz -=Npz()/2;// If +x side don't count anodes from -x side.
 379     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fPitch; // sum up cell iz-1
 380     z += 0.5*kconv*fPitch; // add 1/2 of cell iz for center location.
 381     if(!fSetDriftSpeed){
 382       x=-9999.;
 383       Warning("LocalToDet","Drift speed not set: x coord. is dummy");
 384     }
 385     return; // Found x and z, return.
 386 }