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 #include <TGeoManager.h>
  18 #include <TGeoVolume.h>
  19 #include <TGeoBBox.h>
  20 #include "AliITSsegmentationSDD.h"
  21 #include "AliITSDriftSpeedSDD.h"
  22
  23 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  24 // Segmentation class for drift detectors                                  //
  25 //                                                                         //
  26 //     microcables                                  microcables            //
  27 //       /\                                           /\                   //
  28 //       ||                                           ||                   //
  29 //       ||                                           ||                   //
  30 //       ||                                           ||                   //
  31 //        0                     256                    0                   //
  32 //      0 |----------------------|---------------------| 511               //
  33 //        |       time-bins      |     time-bins       |                   //
  34 //        | a                    |                   a |                   //
  35 //        | n                    |                   n |                   //
  36 //    X <_|_o____________________|___________________o_|__                 //
  37 //        | d                    |                   d |                   //
  38 //        | e     LEFT SIDE      |   RIGHT SIDE      e |                   //
  39 //        | s     CHANNEL 0      |   CHANNEL 1       s |                   //
  40 //        |       Xlocal > 0     |   Xlocal < 0        |                   //
  41 //    255 |----------------------|---------------------| 256               //
  42 //                               |                                         //
  43 //                               |                                         //
  44 //                               V                                         //
  45 //                               Z                                         //
  46 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  47
  48 /* $Id$ */
  49
  50 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDxDefault = 35085.;
  51 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDzDefault = 75264.;
  52 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkDyDefault = 300.;
  53 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkPitchDefault = 294.;
  54 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkClockDefault = 40.;
  55 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkHalfNanodesDefault = 256;
  56 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkNsamplesDefault = 256;
  57 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkNchipsPerHybrid = 4;
  58 const Int_t AliITSsegmentationSDD::fgkNanodesPerChip = 64;
  59 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkCm2Micron = 10000.;
  60 const Float_t AliITSsegmentationSDD::fgkMicron2Cm = 1.0E-04;
  61 ClassImp(AliITSsegmentationSDD)
  62
  63 //______________________________________________________________________
  64 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD(Option_t *opt) : AliITSsegmentation(),
  65 fNsamples(0),
  66 fNanodes(0),
  67 fPitch(0),
  68 fTimeStep(0),
  69 fDriftSpeed(0),
  70 fSetDriftSpeed(0){
  71   // Default constructor
  72   Init();
  73   if(strstr(opt,"TGeo")){
  74     if(!gGeoManager){
  75       AliError("Geometry is not initialized\n");
  76       return;
  77     }
  78     TGeoVolume *v=NULL;
  79     v = gGeoManager->GetVolume("ITSsddSensitivL3");
  80     if(!v){
  81       AliWarning("TGeo volume ITSsddSensitivL3 not found (hint: use v11Hybrid geometry)\n Using hardwired default values");
  82     }
  83     else {
  84       TGeoBBox *s=(TGeoBBox*)v->GetShape();
  85       SetDetSize(s->GetDX()*10000.,s->GetDZ()*20000.,s->GetDY()*20000.);
  86     }
  87   }
  88 }
  89
  90 //______________________________________________________________________
  91 void AliITSsegmentationSDD::Copy(TObject &obj) const {
  92   // protected method. copy this to obj
  93   AliITSsegmentation::Copy(obj);
  94   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fNsamples = fNsamples;
  95   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fNanodes = fNanodes;
  96   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fPitch = fPitch;
  97   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fTimeStep = fTimeStep;
  98   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fDriftSpeed = fDriftSpeed;
  99   ((AliITSsegmentationSDD& ) obj).fSetDriftSpeed = fSetDriftSpeed;
 100 }
 101
 102 //______________________________________________________________________
 103 AliITSsegmentationSDD& AliITSsegmentationSDD::operator=(const AliITSsegmentationSDD &source){
 104    // = operator
 105    if(this==&source) return *this;
 106    source.Copy(*this);
 107    return *this;
 108 }
 109
 110 //____________________________________________________________________________
 111 AliITSsegmentationSDD::AliITSsegmentationSDD(const AliITSsegmentationSDD &source) :
 112     AliITSsegmentation(source),
 113 fNsamples(0),
 114 fNanodes(0),
 115 fPitch(0),
 116 fTimeStep(0),
 117 fDriftSpeed(0),
 118 fSetDriftSpeed(0){
 119   // copy constructor
 120   source.Copy(*this);
 121 }
 122
 123 //----------------------------------------------------------------------
 124 void AliITSsegmentationSDD::Init(){
 125 // Standard initilisation routine
 126    fDriftSpeed=AliITSDriftSpeedSDD::DefaultDriftSpeed();
 127    fCorr=0;
 128    SetDetSize(fgkDxDefault,fgkDzDefault,fgkDyDefault);
 129    SetPadSize(fgkPitchDefault,fgkClockDefault);
 130    SetNPads(fgkHalfNanodesDefault,fgkNsamplesDefault);
 131 }
 132
 133 //----------------------------------------------------------------------
 134 void AliITSsegmentationSDD::
 135 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
 136   // returns neighbours for use in Cluster Finder routines and the like
 137
 138     if(iX >= fNanodes) printf("iX > fNanodes %d %d\n",iX,fNanodes);
 139     if(iZ >= fNsamples) printf("iZ > fNsamples %d %d\n",iZ,fNsamples);
 140     *Nlist=4;
 141     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
 142     if(iX && (iX != fNanodes/2)) Xlist[2]=iX-1;
 143     else Xlist[2]=iX;
 144     if ((iX !=fNanodes/2 -1) && (iX != fNanodes)) Xlist[3]=iX+1;
 145     else Xlist[3]=iX;
 146     if(iZ) Zlist[0]=iZ-1;
 147     else Zlist[0]=iZ;
 148     if (iZ < fNsamples) Zlist[1]=iZ+1;
 149     else Zlist[1]=iZ;
 150     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
 151 }
 152 //----------------------------------------------------------------------
 153 Float_t AliITSsegmentationSDD::GetAnodeFromLocal(Float_t xloc,Float_t zloc) const {
 154   // returns anode coordinate (as float) starting from local coordinates
 155   Float_t xAnode=zloc*fgkCm2Micron/fPitch;
 156   if(xloc>0){   // left side (anodes 0-255, anode 0 at zloc<0)
 157     xAnode+=(Float_t)fNanodes/4;
 158   }else{ // right side (anodes 256-511, anode 0 at zloc>0)
 159     xAnode=3*fNanodes/4-xAnode;
 160   }
 161   return xAnode;
 162 }
 163
 164 //----------------------------------------------------------------------
 165 Float_t AliITSsegmentationSDD::GetLocalZFromAnode(Int_t nAnode) const{
 166   // returns local Z coordinate from anode number (integer)
 167   Float_t zAnode=(Float_t)nAnode+0.5;
 168   return GetLocalZFromAnode(zAnode);
 169 }
 170
 171 //----------------------------------------------------------------------
 172 Float_t AliITSsegmentationSDD::GetLocalZFromAnode(Float_t zAnode) const{
 173   // returns local Z coordinate from anode number (float)
 174   Float_t zloc=0.;
 175   if(zAnode<fNanodes/2){ // left side
 176     zloc=(zAnode*fPitch-fDz/2)*fgkMicron2Cm;
 177   }else{  // right side
 178     zAnode-=fNanodes/2;
 179     zloc=-(zAnode*fPitch-fDz/2)*fgkMicron2Cm;
 180   }
 181   return zloc;
 182 }
 183 //----------------------------------------------------------------------
 184 Int_t AliITSsegmentationSDD::GetChipFromChannel(Int_t ix, Int_t iz) const {
 185   // returns chip number (in range 0-7) starting from channel number
 186   if(iz>=fNanodes  || iz<0 || ix>fNsamples){
 187     AliError("Bad cell number");
 188     return -1;
 189   }
 190   Int_t theChip=iz/fgkNanodesPerChip;
 191   return theChip;
 192 }
 193 //----------------------------------------------------------------------
 194 Int_t AliITSsegmentationSDD::GetChipFromLocal(Float_t xloc, Float_t zloc) const {
 195   // returns chip number (in range 0-7) starting from local coordinates
 196   Float_t detsize=fDz*fgkMicron2Cm;
 197   Float_t chipsize=detsize/(Float_t)fgkNchipsPerHybrid;
 198   zloc+=detsize/2.;
 199   if(zloc<-0.01 || zloc>detsize+0.01){ // 100 micron tolerance around edges
 200     AliError("Z local value out of sensitive SDD area");
 201     return -1;
 202   }
 203   Int_t iChip=int(zloc/chipsize);
 204   if(zloc<0.) iChip=0;
 205   if(zloc>=detsize) iChip=fgkNchipsPerHybrid-1;
 206   if(iChip>=fgkNchipsPerHybrid || iChip<0){
 207     AliError(Form("Bad chip number %d",iChip));
 208     return -1;
 209   }
 210   Int_t iSide=GetSideFromLocalX(xloc);
 211   if(iSide==1) iChip=fgkNchipsPerHybrid-iChip+3;   // i.e. 7-iChip
 212   return iChip;
 213 }
 214 //----------------------------------------------------------------------
 215 Int_t AliITSsegmentationSDD::GetChipsInLocalWindow(Int_t* array, Float_t zmin, Float_t zmax, Float_t xmin, Float_t xmax) const {
 216   Int_t nChipInW = 0;
 217   Float_t zminDet=-fDz*fgkMicron2Cm/2.;
 218   Float_t zmaxDet=fDz*fgkMicron2Cm/2.;
 219   if(zmin<zminDet) zmin=zminDet;
 220   if(zmax>zmaxDet) zmax=zmaxDet;
 221   Float_t xminDet=-fDx*fgkMicron2Cm;
 222   Float_t xmaxDet=fDx*fgkMicron2Cm;
 223   if(xmin<xminDet) xmin=xminDet;
 224   if(xmax>xmaxDet) xmax=xmaxDet;
 225   Int_t n1=GetChipFromLocal(xmin,zmin);
 226   array[nChipInW]=n1;
 227   nChipInW++;
 228   Int_t n2=GetChipFromLocal(xmin,zmax);
 229   if(n2!=n1){
 230     Int_t imin=TMath::Min(n1,n2);
 231     Int_t imax=TMath::Max(n1,n2);
 232     for(Int_t ichip=imin; ichip<=imax; ichip++){
 233       if(ichip==n1) continue;
 234       array[nChipInW]=ichip;
 235       nChipInW++;
 236     }
 237   }
 238   Int_t n3=GetChipFromLocal(xmax,zmin);
 239   if(n3!=n1){
 240     array[nChipInW]=n3;
 241     nChipInW++;
 242     Int_t n4=GetChipFromLocal(xmax,zmax);
 243     if(n4!=n3){
 244       Int_t imin=TMath::Min(n3,n4);
 245       Int_t imax=TMath::Max(n3,n4);
 246       for(Int_t ichip=imin; ichip<=imax; ichip++){
 247         if(ichip==n3) continue;
 248         array[nChipInW]=ichip;
 249         nChipInW++;
 250       }
 251     }
 252   }
 253   return nChipInW;
 254 }
 255 //----------------------------------------------------------------------
 256 void AliITSsegmentationSDD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,
 257                                       Int_t &timebin,Int_t &anode) const {
 258 // Returns cell coordinates (time sample,anode)
 259 // for given real local coordinates (x,z)
 260
 261   // expects x, z in cm
 262
 263   Float_t driftpath=fDx-TMath::Abs(x*fgkCm2Micron);
 264   timebin=(Int_t)(driftpath/fDriftSpeed/fTimeStep);
 265   anode=(Int_t)GetAnodeFromLocal(x,z);
 266   if(!fSetDriftSpeed){
 267     timebin=-999;
 268     AliWarning("Drift speed not set: timebin is dummy");
 269   }
 270
 271 }
 272 //----------------------------------------------------------------------
 273 void AliITSsegmentationSDD::GetPadCxz(Int_t timebin,Int_t anode,
 274                                       Float_t &x ,Float_t &z) const{
 275   // Transform from cell to real local coordinates
 276   // returns x, z in cm
 277
 278   // the +0.5 means that an # and time bin # should start from 0 !!!
 279   // the +0.5 means that an # and time bin # should start from 0 !!!
 280
 281   Float_t driftpath=GetDriftTimeFromTb(timebin)*fDriftSpeed;
 282   if (anode < fNanodes/2){ // left side, positive x
 283     x=(fDx-driftpath)*fgkMicron2Cm;
 284   }else{ // right side, negative x
 285     x = -(fDx-driftpath)*fgkMicron2Cm;
 286   }
 287   z=GetLocalZFromAnode(anode);
 288   if(!fSetDriftSpeed){
 289     x=-9999.;
 290     AliWarning("Drift speed not set: x coord. is dummy");
 291   }
 292 }
 293 //----------------------------------------------------------------------
 294 void AliITSsegmentationSDD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
 295     // Get anode and time bucket as floats - numbering from 0
 296
 297     // expects x, z in cm
 298
 299     Float_t xloc=x;
 300     Float_t zloc=z;
 301     Float_t driftpath=fDx-TMath::Abs(fgkCm2Micron*xloc);
 302     x=driftpath/fDriftSpeed/fTimeStep;
 303     if (xloc < 0) x = -x;
 304     z=GetAnodeFromLocal(xloc,zloc);
 305     if(!fSetDriftSpeed){
 306       x=-9999.;
 307       AliWarning("Drift speed not set: x coord. is dummy");
 308     }
 309 }
 310 //----------------------------------------------------------------------
 311 void AliITSsegmentationSDD::Print(Option_t *opt) const {
 312   // Print SDD segmentation Parameters
 313
 314    cout << "**************************************************" << endl;
 315    cout << "  Silicon Drift Detector Segmentation Parameters  " << opt << endl;
 316    cout << "**************************************************" << endl;
 317    cout << "Number of Time Samples: " << fNsamples << endl;
 318    cout << "Number of Anodes: " << fNanodes << endl;
 319    cout << "Time Step (ns): " << fTimeStep << endl;
 320    cout << "Anode Pitch (um): " << fPitch << endl;
 321    cout << "Full Detector Width     (x): " << fDx;
 322    cout<<" (Default is "<<fgkDxDefault<<") "<<endl;
 323    cout << "Half Detector Length    (z): " << fDz;
 324    cout<<" (Default is "<<fgkDzDefault<<") "<<endl;
 325    cout << "Full Detector Thickness (y): " << fDy;
 326    cout<<" (Default is "<<fgkDyDefault<<") "<<endl;
 327    cout << "**************************************************" << endl;
 328
 329 }
 330
 331 //----------------------------------------------------------------------
 332 void AliITSsegmentationSDD::PrintDefaultParameters() const {
 333   // print SDD parameters defined as static const data members
 334
 335   cout << "**************************************************" << endl;
 336   cout << "  Silicon Drift Detector Segmentation Parameters  " << endl;
 337   cout << " Default values defined as static const data members"<< endl;
 338   cout << " Actual values can be set with the relevant setters"<< endl;
 339   cout << "**************************************************" << endl;
 340   cout<<"fgkDxDefault = "<<fgkDxDefault<<endl;
 341   cout<<"fgkDzDefault = "<<fgkDzDefault<<endl;
 342   cout<<"fgkDyDefault = "<<fgkDyDefault<<endl;
 343   cout<<"fgkPitchDefault = "<<fgkPitchDefault<<endl;
 344   cout<<"fgkClockDefault = "<<fgkClockDefault<<endl;
 345   cout<<"fgkHalfNanodesDefault = "<<fgkHalfNanodesDefault<<endl;
 346   cout<<"fgkNsamplesDefault = "<<fgkNsamplesDefault<<endl;
 347   cout << "**************************************************" << endl;
 348
 349 }
 350
 351 //______________________________________________________________________
 352 Bool_t AliITSsegmentationSDD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
 353                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
 354 // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
 355 // time bucket numbers ix and anode number iz.
 356 // Input:
 357 // Float_t   x      detector local coordinate x in cm with respect to the
 358 //                  center of the sensitive volume.
 359 // Float_t   z      detector local coordinate z in cm with respect to the
 360 //                  center of the sensitive volulme.
 361 // Output:
 362 // Int_t    ix      detector x time coordinate. Has the range 0<=ix<fNsamples.
 363 // Int_t    iz      detector z anode coordinate. Has the range 0<=iz<fNandoes.
 364 //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
 365 // detector segmentation as defined.
 366
 367     Float_t dx,dz;
 368
 369     ix = -1; // default values
 370     iz = -1; // default values
 371     dx = -fgkMicron2Cm*Dx(); // lower left edge in cm.
 372     dz = -0.5*fgkMicron2Cm*Dz(); // lower left edge in cm.
 373     if(x<dx || x>-dx) {
 374       AliWarning(Form("Input argument %f out of range (%f, %f)",x,dx,-dx));
 375       return kFALSE; // outside of defined volume.
 376     }
 377     if(z<dz || z>-dz) {
 378       AliWarning(Form("Input argument %f out of range (%f, %f)",z,dz,-dz));
 379       return kFALSE; // outside of defined volume.
 380     }
 381     GetPadIxz(x,z,ix,iz);
 382     if(!fSetDriftSpeed){
 383       ix=-999;
 384       AliWarning("Drift speed not set: timebin is dummy");
 385       return kFALSE;
 386     }
 387     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
 388 }
 389 //______________________________________________________________________
 390 void AliITSsegmentationSDD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
 391 {
 392 // Transformation from Detector time bucket and anode coordiantes to Geant
 393 // detector centerd local coordinates (cm).
 394 // Input:
 395 // Int_t    ix      detector x time coordinate. Has the range 0<=ix<fNsamples.
 396 // Int_t    iz      detector z anode coordinate. Has the range 0<=iz<fNandoes.
 397 // Output:
 398 // Float_t   x      detector local coordinate x in cm with respect to the
 399 //                  center of the sensitive volume.
 400 // Float_t   z      detector local coordinate z in cm with respect to the
 401 //                  center of the sensitive volulme.
 402 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -Dx()
 403 // or -0.5*Dz() is returned.
 404
 405   x=-Dx();
 406   z=-0.5*Dz();
 407   if(ix<0 || ix>=Npx()) {
 408     AliWarning(Form("Input argument %d out of range (0, %d)",ix,Npx()));
 409     return; // outside of detector
 410   }
 411   if(iz<0 || iz>=Npz()) {
 412     AliWarning(Form("Input argument %d out of range (0, %d)",iz,Npz()));
 413     return; // outside of detctor
 414   }
 415   GetPadCxz(ix,iz,x,z);
 416   if(!fSetDriftSpeed){
 417     x=-9999.;
 418     AliWarning("Drift speed not set: x coord. is dummy");
 419   }
 420   return; // Found x and z, return.
 421 }