Another histos for lumi
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSsegmentationSPD.cxx
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4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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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 #include <TGeoManager.h>
18 #include <TGeoVolume.h>
19 #include <TGeoBBox.h>
20 #include "AliITSsegmentationSPD.h"
21
22 //////////////////////////////////////////////////////
23 // Segmentation class for                           //
24 // pixels                                           //
25 //                                                  //
26 //////////////////////////////////////////////////////
27 const Int_t AliITSsegmentationSPD::fgkNchipsPerModule = 5;
28 const Int_t AliITSsegmentationSPD::fgkNcolumnsPerChip = 32;
29 ClassImp(AliITSsegmentationSPD)
30
31 //_____________________________________________________________________________
32   AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(Option_t *opt): AliITSsegmentation(),
33 fNpx(0),
34 fNpz(0){
35   // Default constructor
36
37   // Initialization to default values
38   Init();
39
40   // Initialization of detector dimensions from TGeo
41   if(strstr(opt,"TGeo")){
42     if(!gGeoManager){
43       AliError("Geometry is not initialized\n Using hardwired default values");
44       return;
45     }
46     TGeoVolume *v=NULL;
47     v = gGeoManager->GetVolume("ITSSPDlay1-sensor");
48     if(!v){
49       AliWarning("TGeo volume ITSSPDlay1-sensor not found (hint: use v11Hybrid geometry)\n Using hardwired default values");
50     }
51     else {
52       TGeoBBox *s=(TGeoBBox*)v->GetShape();
53       SetDetSize(s->GetDX()*20000.,s->GetDZ()*20000.,s->GetDY()*20000.);
54     }
55   }
56 }
57
58 //_____________________________________________________________________________
59 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ300(Float_t z) const {
60 // Get column number for each z-coordinate taking into account the 
61 // extra pixels in z direction assuming 300 micron sized pixels.
62      Float_t col = 0.0;
63      Float_t pitchz = 300.0;
64      col = Float_t (z/pitchz);
65      return col;
66 }
67 //_____________________________________________________________________________
68 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol300(Int_t col) const {
69 // same comments as above
70 // Get z-coordinate for each colunm number
71   Float_t pitchz = 300.0;
72   Float_t z = 0.0;
73   z = (col+0.5)*pitchz;
74   return z;
75 }
76 //_____________________________________________________________________________
77 Float_t AliITSsegmentationSPD::Zpitch300() const {
78   // returns Z pixel pitch for 300 micron pixels.
79
80     return 300.0;
81 }
82 //_____________________________________________________________________________
83 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ(Float_t z) const {
84     // hard-wired - keep it like this till we can parametrise 
85     // and get rid of AliITSgeomSPD425
86     // Get column number for each z-coordinate taking into account the 
87     // extra pixels in z direction 
88     Int_t i;
89     Float_t s,col;
90
91     if(z<0||z>fDz){
92         AliError(Form("z=%f outside of range 0.0<=z<fDz=%f",z,fDz));
93         return 0.0; // error
94     } // end if outsize of detector
95     s = 0.0;
96     i = -1;
97     do {
98       i++;
99       s += fCellSizeZ[i];
100     } while(z>s);
101     s -= fCellSizeZ[i];
102     col = (Float_t) i + (z-s)/fCellSizeZ[i];
103     return col;
104
105 /*
106   Float_t col = 0;
107   Float_t pitchz = 425;
108   if( z < 13175) {
109     col = Float_t(z/pitchz);
110   } else if( z < 14425) {  
111     pitchz = 625;
112     col = 31 + (z - 13175)/pitchz;
113   } else if( z < 27175) {  
114     col = 33 + (z - 14425)/pitchz;
115   } else if( z < 28425) {  
116     pitchz = 625;
117     col = 63 + (z - 27175)/pitchz;
118   } else if( z < 41175) {  
119     col = 65 + (z - 28425)/pitchz;
120   } else if( z < 42425) {  
121     pitchz = 625;
122     col = 95 + (z - 41175)/pitchz;
123   } else if( z < 55175) {  
124     col = 97 + (z - 42425)/pitchz;
125   } else if( z < 56425) {  
126     pitchz = 625;
127     col = 127 + (z - 55175)/pitchz;
128   } else if( z < 69175) {  
129     col = 129 + (z - 56425)/pitchz;
130   } else if( z < 70425) {  
131     pitchz = 625;
132     col = 159 + (z - 69175)/pitchz;
133   } else if( z < 83600) {  
134     col = 161 + (z - 70425)/pitchz;
135   }   
136   return TMath::Abs(col);*/
137 }
138
139 //_____________________________________________________________________________
140 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol(Int_t col) const {
141     // same comments as above
142     // Get z-coordinate for each colunm number
143     Int_t i;
144     Float_t z;
145
146     if(col<0||col>=fNpz){
147         AliError(Form("col=%d outside of range 0<=col<fNpZ=%d",col,fNpz));
148         return 0.0; // error
149     } // end if outsize of detector
150     z = 0.0;
151     for(i=0;i<col;i++) z += fCellSizeZ[i];
152     z += 0.5*fCellSizeZ[col];
153     return z;
154
155 /* 
156   Float_t pitchz = 425;
157   Float_t z = 0;
158   if( col >=0 && col <= 30 ) {  
159     z = (col + 0.5)*pitchz;    
160   } else if( col >= 31 && col <= 32) {  
161     pitchz = 625;
162     z = 13175 + (col -31 + 0.5)*pitchz;    
163   } else if( col >= 33 && col <= 62) {  
164     z = 14425 + (col -33 + 0.5)*pitchz;    
165   } else if( col >= 63 && col <= 64) {  
166     pitchz = 625;
167     z = 27175 + (col -63 + 0.5)*pitchz;    
168   } else if( col >= 65 && col <= 94) {  
169     z = 28425 + (col -65 + 0.5)*pitchz;    
170   } else if( col >= 95 && col <= 96) {  
171     pitchz = 625;
172     z = 41175 + (col -95 + 0.5)*pitchz;    
173   } else if( col >= 97 && col <= 126) {  
174     z = 42425 + (col -97 + 0.5)*pitchz;    
175   } else if( col >= 127 && col <= 128) {  
176     pitchz = 625;
177     z = 55175 + (col -127 + 0.5)*pitchz;    
178   } else if( col >= 129 && col <= 158) {  
179     z = 56425 + (col -129 + 0.5)*pitchz;    
180   } else if( col >= 159 && col <= 160) {  
181     pitchz = 625;
182     z = 69175 + (col -159 + 0.5)*pitchz;    
183   } else if( col >= 161 && col <= 191) {  
184     z = 70425 + (col -161 + 0.5)*pitchz;    
185   }
186
187   return z;*/
188 }
189 //______________________________________________________________________
190 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZpitchFromCol(Int_t col) const {
191     // Get pitch size in z direction for each colunm
192
193    Float_t pitchz = 425.;
194     if(col < 0){
195         pitchz = 0.0;
196     } else if(col >=  31 && col <=  32) {
197         pitchz = 625.;
198     } else if(col >=  63 && col <=  64) {
199         pitchz = 625.;
200     } else if(col >=  95 && col <=  96) {
201         pitchz = 625.;
202     } else if(col >= 127 && col <= 128) {
203         pitchz = 625.;
204     } else if(col >= 159 && col <= 160) {
205         pitchz = 625.;
206     } else if(col>=192){
207         pitchz = 425.;
208     }
209     return pitchz;
210 }
211
212 //______________________________________________________________________
213 void AliITSsegmentationSPD::Copy(TObject &obj) const {
214   // protected method. copy this to obj
215   AliITSsegmentation::Copy(obj);
216   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpx  = fNpx;
217   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpz  = fNpz;
218   Int_t i;
219   for(i=0;i<256;i++) 
220          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeX[i] = fCellSizeX[i];
221   for(i=0;i<280;i++) 
222          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeZ[i] = fCellSizeZ[i];
223 }
224
225 //______________________________________________________________________
226 AliITSsegmentationSPD& AliITSsegmentationSPD::operator=(const AliITSsegmentationSPD &source){
227    // = operator
228    if(this==&source) return *this;
229    source.Copy(*this);
230    return *this;
231 }
232 //____________________________________________________________________________
233 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(const AliITSsegmentationSPD &source) :
234     AliITSsegmentation(source),
235 fNpx(0),
236 fNpz(0){
237   for(Int_t i=0; i<256; i++)fCellSizeX[i]=0.;
238   for(Int_t i=0; i<280; i++)fCellSizeZ[i]=0.;
239   // copy constructor
240   source.Copy(*this);
241 }
242 //----------------------------------------------------------------------
243 void AliITSsegmentationSPD::SetBinSize(Float_t *x,Float_t *z){
244     // Fills the array of pixel sizes in x, microns
245     // The input array x must have 256 elements.
246     Int_t i;
247
248     for(i=0;i<256;i++) fCellSizeX[i] = x[i];
249     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = z[i];
250     return;
251 }
252 //----------------------------------------------------------------------
253 void AliITSsegmentationSPD::Init300(){
254 // Initialize infromation for 6 read out chip 300X50 micron pixel SPD 
255 // detectors. This chip is 150 microns thick by 1.28 cm in x by 8.37 cm
256 // long. It has 256  50 micron pixels in x and 279 300 micron size
257 // pixels in z.
258
259     //const Float_t kconv=10000.;
260     Int_t i;
261     fNpx = 256; // The number of X pixel Cell same as in fCellSizeX array size
262     fNpz = 279; // The number of Z pixel Cell same as in fCellSizeZ array size
263     for(i=0;i<fNpx;i++) fCellSizeX[i] = 50.0; // microns all the same
264     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = Zpitch300(); // microns
265 //    for(i=fNpz;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = 0.0; // zero out rest of array
266     fDx = 0;
267     for(i=0;i<fNpx;i++) fDx += fCellSizeX[i];
268     fDz = 0;
269     for(i=0;i<fNpz;i++) fDz += fCellSizeZ[i];
270     fDy = 300.0; //microns  SPD sensitive layer thickness
271 }
272
273 //------------------------------
274 void AliITSsegmentationSPD::Init(){
275 // Initialize information for 5 read out chip 425X50 micron pixel SPD 
276 // detectors (ladder).
277 // Each readout chip is 150 micron thick.
278 // The ladder sensor is 200 micron thick by 1.28 cm in x by 6.96 cm in z.
279 // It has 256 50 micron pixels in x and 160 mostly 425 micron pixels in z.
280 // The two pixels at boundary between two adjacent readout chips are 
281 // 625 micron long.
282
283   Float_t bx[256],bz[280];
284   Int_t i;
285   SetNPads(256,160);  // Number of Bins in x and z
286   for(i=000;i<256;i++) bx[i] =  50.0; // in x all are 50 microns.
287   for(i=000;i<160;i++) bz[i] = 425.0; // most are 425 microns except below
288   for(i=160;i<280;i++) bz[i] =   0.0; // Outside of detector.
289   bz[ 31] = bz[ 32] = 625.0; // first chip boundary
290   bz[ 63] = bz[ 64] = 625.0; // first chip boundary
291   bz[ 95] = bz[ 96] = 625.0; // first chip boundary
292   bz[127] = bz[128] = 625.0; // first chip boundary
293   bz[160] = 425.0; // Set so that there is no zero pixel size for fNz.
294   SetBinSize(bx,bz); 
295   SetDetSize(12800,69600,200);  // full lengths (x,z,y) in microns 
296
297 }
298 //------------------------------
299 void AliITSsegmentationSPD::SetNPads(Int_t p1, Int_t p2){
300   // for SPD this function should be used ONLY when a beam test setup 
301   // configuration is studied
302
303     fNpx=p1;
304     fNpz=p2;
305
306 }
307
308 //------------------------------
309 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpx(Int_t i) const {
310     //returs x pixel pitch for a give pixel
311     if(i<0||i>=256) return 0.0;
312     return fCellSizeX[i];
313 }
314 //------------------------------
315 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpz(Int_t i) const {
316     // returns z pixel pitch for a give pixel
317     if(i<0||i>=280) return 0.0;
318     return fCellSizeZ[i];
319 }
320 //------------------------------
321 void AliITSsegmentationSPD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,Int_t &ix,Int_t &iz) const {
322 //  Returns pixel coordinates (ix,iz) for given real local coordinates (x,z)
323 //
324
325     // expects x, z in microns
326
327     // same segmentation on x
328     Float_t dpx=Dpx(0);
329     ix = (Int_t)(x/dpx + 1);
330     // different segmentation on z
331     iz = (Int_t)(ColFromZ(z) + 1);
332
333
334     if (iz >  fNpz) iz= fNpz;
335     if (ix >  fNpx) ix= fNpx;
336     /*
337     if (iz < -fNpz) iz= -fNpz;
338     if (ix < -fNpx) ix=-fNpx;
339     */
340 }
341
342 //------------------------------
343 void AliITSsegmentationSPD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
344 //  local transformation of real local coordinates (x,z)
345 //
346
347     // expects x, z in microns
348
349     // same segmentation on x
350     Float_t dpx=Dpx(0);
351
352     x /= dpx;
353     z = ColFromZ(z);
354
355 }
356 //------------------------------
357 void AliITSsegmentationSPD::GetPadCxz(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t&z) const {
358     // Transform from pixel to real local coordinates
359
360     // returns x, z in microns
361
362     Float_t dpx=Dpx(0);
363
364     x = (ix>0) ? Float_t(ix*dpx)-dpx/2. : Float_t(ix*dpx)+dpx/2.;
365     z = ZFromCol(iz);
366
367
368 }
369 //------------------------------
370 void AliITSsegmentationSPD::
371 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
372   // returns the neighbouring pixels for use in Cluster Finders and the like.
373   /*
374     *Nlist=4;Xlist[0]=Xlist[1]=iX;Xlist[2]=iX-1;Xlist[3]=iX+1;
375     Zlist[0]=iZ-1;Zlist[1]=iZ+1;Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
376   */
377
378
379     *Nlist=8;
380     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
381     Xlist[2]=iX-1;
382     Xlist[3]=iX+1;
383     Zlist[0]=iZ-1;
384     Zlist[1]=iZ+1;
385     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
386
387    // Diagonal elements
388     Xlist[4]=iX+1;
389     Zlist[4]=iZ+1;
390
391     Xlist[5]=iX-1;
392     Zlist[5]=iZ-1;
393
394     Xlist[6]=iX-1;
395     Zlist[6]=iZ+1;
396
397     Xlist[7]=iX+1;
398     Zlist[7]=iZ-1;
399 }
400 //______________________________________________________________________
401 Bool_t AliITSsegmentationSPD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
402                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
403     // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
404     // Pixel cell numbers ix and iz.
405     // Input:
406     //    Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to
407     //                       the center of the sensitive volume.
408     //    Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to
409     //                       the center of the sensitive volulme.
410     // Output:
411     //    Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 
412     //                       0<=ix<fNpx.
413     //    Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 
414     //                       0<=iz<fNpz.
415     // Return:
416     //   kTRUE if point x,z is inside sensitive volume, kFALSE otherwise.
417     //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
418     //   detector segmentation as defined.
419     Int_t i,j;
420     Float_t dx,dz;
421     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
422
423     dx = -0.5*kconv*Dx();
424     dz = -0.5*kconv*Dz();
425     ix = -1;
426     iz = -1;
427     if(x<dx) return kFALSE; // outside x range.
428     if(z<dz) return kFALSE; // outside z range.
429     for(i=0;i<Npx();i++){
430         dx += kconv*fCellSizeX[i];
431         if(x<dx) break;
432     } // end for i
433     if(i>=Npx()) return kFALSE; // outside x range.
434     for(j=0;j<Npz();j++){
435         dz += kconv*fCellSizeZ[j];
436         if(z<dz) break;
437     } // end for j
438     if(j>=Npz()) return kFALSE; // outside z range.
439     ix = i;
440     iz = j;
441     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
442 }
443 //______________________________________________________________________
444 void AliITSsegmentationSPD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
445 {
446 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
447 // local coordinates (cm).
448 // Input:
449 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
450 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
451 // Output:
452 // Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to the
453 //                    center of the sensitive volume.
454 // Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to the
455 //                    center of the sensitive volulme.
456 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
457 // or -0.5*Dz() is returned.
458     Int_t i,j;
459     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
460
461     x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
462     z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
463     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
464     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
465     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
466     x += 0.5*kconv*fCellSizeX[ix]; // add 1/2 of cell ix for center location.
467     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
468     z += 0.5*kconv*fCellSizeZ[iz]; // add 1/2 of cell iz for center location.
469     return; // Found x and z, return.
470 }
471 //______________________________________________________________________
472 void AliITSsegmentationSPD::CellBoundries(Int_t ix,Int_t iz,
473                                           Double_t &xl,Double_t &xu,
474                                           Double_t &zl,Double_t &zu) const
475 {
476 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
477 // local coordinates (cm).
478 // Input:
479 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
480 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
481 // Output:
482 // Double_t   xl       detector local coordinate cell lower bounds x in cm
483 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
484 // Double_t   xu       detector local coordinate cell upper bounds x in cm 
485 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
486 // Double_t   zl       detector local coordinate lower bounds z in cm with
487 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
488 // Double_t   zu       detector local coordinate upper bounds z in cm with 
489 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
490 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
491 // and -0.5*Dx() or -0.5*Dz() and -0.5*Dz() are returned.
492     Int_t i,j;
493     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
494     Float_t x,z;
495
496     xl = xu = x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
497     zl = zu = z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
498     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
499     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
500     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
501     xl = x;
502     x += kconv*fCellSizeX[ix];
503     xu = x;
504     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
505     zl = z;
506     z += kconv*fCellSizeZ[iz];
507     zu = z;
508     return; // Found x and z, return.
509 }
510 //----------------------------------------------------------------------
511 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromChannel(Int_t, Int_t iz) const {
512   // returns chip number (in range 0-4) starting from channel number
513   if(iz>=fNpz  || iz<0 ){
514     AliWarning("Bad cell number");
515     return -1;
516   }
517   Int_t theChip=iz/fgkNcolumnsPerChip;
518   return theChip;
519 }
520 //----------------------------------------------------------------------
521 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromLocal(Float_t, Float_t zloc) const {
522   // returns chip number (in range 0-4) starting from local coordinates
523   Int_t ix0,iz;
524   if (!LocalToDet(0,zloc,ix0,iz)) {
525     AliWarning("Bad local coordinate");
526     return -1;
527   } 
528   return GetChipFromChannel(ix0,iz);
529 }
530 //----------------------------------------------------------------------
531 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipsInLocalWindow(Int_t* array, Float_t zmin, Float_t zmax, Float_t, Float_t) const {
532   // returns the number of chips containing a road defined by given local coordinate limits
533
534   const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
535
536   if (zmin>zmax) {
537     AliWarning("Bad coordinate limits: zmin>zmax!");
538     return -1;
539   } 
540
541   Int_t nChipInW = 0;
542
543   Float_t zminDet = -0.5*kconv*Dz();
544   Float_t zmaxDet =  0.5*kconv*Dz();
545   if(zmin<zminDet) zmin=zminDet;
546   if(zmax>zmaxDet) zmax=zmaxDet;
547
548   Int_t n1 = GetChipFromLocal(0,zmin);
549   array[nChipInW] = n1;
550   nChipInW++;
551
552   Int_t n2 = GetChipFromLocal(0,zmax);
553
554   if(n2!=n1){
555     Int_t imin=TMath::Min(n1,n2);
556     Int_t imax=TMath::Max(n1,n2);
557     for(Int_t ichip=imin; ichip<=imax; ichip++){
558       if(ichip==n1) continue;
559       array[nChipInW]=ichip;
560       nChipInW++;
561     }
562   }
563
564   return nChipInW;
565 }
566 //----------------------------------------------------------------------