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