ITS/AliITSsegmentationSPD.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 #include <TGeoManager.h>
  18 #include <TGeoVolume.h>
  19 #include <TGeoBBox.h>
  20 #include "AliITSsegmentationSPD.h"
  21 //#include "AliITSgeom.h"
  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 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(AliITSgeom *gm):
  60 AliITSsegmentation(gm),
  61 fNpx(0),
  62 fNpz(0){
  63   // Constructor
  64    fCorr=0;
  65    Init();
  66 }
  67
  68 //_____________________________________________________________________________
  69 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ300(Float_t z) const {
  70 // Get column number for each z-coordinate taking into account the
  71 // extra pixels in z direction assuming 300 micron sized pixels.
  72      Float_t col = 0.0;
  73      Float_t pitchz = 300.0;
  74      col = Float_t (z/pitchz);
  75      return col;
  76 }
  77 //_____________________________________________________________________________
  78 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol300(Int_t col) const {
  79 // same comments as above
  80 // Get z-coordinate for each colunm number
  81   Float_t pitchz = 300.0;
  82   Float_t z = 0.0;
  83   z = (col+0.5)*pitchz;
  84   return z;
  85 }
  86 //_____________________________________________________________________________
  87 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZpitchFromCol300(Int_t col) const {
  88   // returns Z pixel pitch for 300 micron pixels.
  89
  90     col = 0; // done to remove unused variable warning.
  91     return 300.0;
  92 }
  93 //_____________________________________________________________________________
  94 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ(Float_t z) const {
  95     // hard-wired - keep it like this till we can parametrise
  96     // and get rid of AliITSgeomSPD425
  97     // Get column number for each z-coordinate taking into account the
  98     // extra pixels in z direction
  99     Int_t i;
 100     Float_t s,col;
 101
 102     if(z<0||z>fDz){
 103         AliError(Form("z=%f outside of range 0.0<=z<fDz=%f",z,fDz));
 104         return 0.0; // error
 105     } // end if outsize of detector
 106     s = 0.0;
 107     i = -1;
 108     while(z>s){
 109         i++;
 110         s += fCellSizeZ[i];
 111     } // end while
 112     s -= fCellSizeZ[i];
 113     col = (Float_t) i + (z-s)/fCellSizeZ[i];
 114     return col;
 115
 116 /*
 117   Float_t col = 0;
 118   Float_t pitchz = 425;
 119   if( z < 13175) {
 120     col = Float_t(z/pitchz);
 121   } else if( z < 14425) {
 122     pitchz = 625;
 123     col = 31 + (z - 13175)/pitchz;
 124   } else if( z < 27175) {
 125     col = 33 + (z - 14425)/pitchz;
 126   } else if( z < 28425) {
 127     pitchz = 625;
 128     col = 63 + (z - 27175)/pitchz;
 129   } else if( z < 41175) {
 130     col = 65 + (z - 28425)/pitchz;
 131   } else if( z < 42425) {
 132     pitchz = 625;
 133     col = 95 + (z - 41175)/pitchz;
 134   } else if( z < 55175) {
 135     col = 97 + (z - 42425)/pitchz;
 136   } else if( z < 56425) {
 137     pitchz = 625;
 138     col = 127 + (z - 55175)/pitchz;
 139   } else if( z < 69175) {
 140     col = 129 + (z - 56425)/pitchz;
 141   } else if( z < 70425) {
 142     pitchz = 625;
 143     col = 159 + (z - 69175)/pitchz;
 144   } else if( z < 83600) {
 145     col = 161 + (z - 70425)/pitchz;
 146   }
 147   return TMath::Abs(col);*/
 148 }
 149
 150 //_____________________________________________________________________________
 151 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol(Int_t col) const {
 152     // same comments as above
 153     // Get z-coordinate for each colunm number
 154     Int_t i;
 155     Float_t z;
 156
 157     if(col<0||col>=fNpz){
 158         AliError(Form("col=%d outside of range 0<=col<fNpZ=%d",col,fNpz));
 159         return 0.0; // error
 160     } // end if outsize of detector
 161     z = 0.0;
 162     for(i=0;i<col;i++) z += fCellSizeZ[i];
 163     z += 0.5*fCellSizeZ[col];
 164     return z;
 165
 166 /*
 167   Float_t pitchz = 425;
 168   Float_t z = 0;
 169   if( col >=0 && col <= 30 ) {
 170     z = (col + 0.5)*pitchz;
 171   } else if( col >= 31 && col <= 32) {
 172     pitchz = 625;
 173     z = 13175 + (col -31 + 0.5)*pitchz;
 174   } else if( col >= 33 && col <= 62) {
 175     z = 14425 + (col -33 + 0.5)*pitchz;
 176   } else if( col >= 63 && col <= 64) {
 177     pitchz = 625;
 178     z = 27175 + (col -63 + 0.5)*pitchz;
 179   } else if( col >= 65 && col <= 94) {
 180     z = 28425 + (col -65 + 0.5)*pitchz;
 181   } else if( col >= 95 && col <= 96) {
 182     pitchz = 625;
 183     z = 41175 + (col -95 + 0.5)*pitchz;
 184   } else if( col >= 97 && col <= 126) {
 185     z = 42425 + (col -97 + 0.5)*pitchz;
 186   } else if( col >= 127 && col <= 128) {
 187     pitchz = 625;
 188     z = 55175 + (col -127 + 0.5)*pitchz;
 189   } else if( col >= 129 && col <= 158) {
 190     z = 56425 + (col -129 + 0.5)*pitchz;
 191   } else if( col >= 159 && col <= 160) {
 192     pitchz = 625;
 193     z = 69175 + (col -159 + 0.5)*pitchz;
 194   } else if( col >= 161 && col <= 191) {
 195     z = 70425 + (col -161 + 0.5)*pitchz;
 196   }
 197
 198   return z;*/
 199 }
 200 //______________________________________________________________________
 201 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZpitchFromCol(Int_t col) const {
 202     // Get pitch size in z direction for each colunm
 203
 204    Float_t pitchz = 425.;
 205     if(col < 0){
 206         pitchz = 0.0;
 207     } else if(col >=  31 && col <=  32) {
 208         pitchz = 625.;
 209     } else if(col >=  63 && col <=  64) {
 210         pitchz = 625.;
 211     } else if(col >=  95 && col <=  96) {
 212         pitchz = 625.;
 213     } else if(col >= 127 && col <= 128) {
 214         pitchz = 625.;
 215     } else if(col >= 159 && col <= 160) {
 216         pitchz = 625.;
 217     } else if(col>=192){
 218         pitchz = 425.;
 219     }
 220     return pitchz;
 221 }
 222
 223 //______________________________________________________________________
 224 void AliITSsegmentationSPD::Copy(TObject &obj) const {
 225   // protected method. copy this to obj
 226   AliITSsegmentation::Copy(obj);
 227   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpx  = fNpx;
 228   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpz  = fNpz;
 229   Int_t i;
 230   for(i=0;i<256;i++)
 231          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeX[i] = fCellSizeX[i];
 232   for(i=0;i<280;i++)
 233          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeZ[i] = fCellSizeZ[i];
 234 }
 235
 236 //______________________________________________________________________
 237 AliITSsegmentationSPD& AliITSsegmentationSPD::operator=(const AliITSsegmentationSPD &source){
 238    // = operator
 239    if(this==&source) return *this;
 240    source.Copy(*this);
 241    return *this;
 242 }
 243 //____________________________________________________________________________
 244 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(const AliITSsegmentationSPD &source) :
 245     AliITSsegmentation(source),
 246 fNpx(0),
 247 fNpz(0){
 248   // copy constructor
 249   source.Copy(*this);
 250 }
 251 //----------------------------------------------------------------------
 252 void AliITSsegmentationSPD::SetBinSize(Float_t *x,Float_t *z){
 253     // Fills the array of pixel sizes in x, microns
 254     // The input array x must have 256 elements.
 255     Int_t i;
 256
 257     for(i=0;i<256;i++) fCellSizeX[i] = x[i];
 258     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = z[i];
 259     return;
 260 }
 261 //----------------------------------------------------------------------
 262 void AliITSsegmentationSPD::Init300(){
 263 // Initialize infromation for 6 read out chip 300X50 micron pixel SPD
 264 // detectors. This chip is 150 microns thick by 1.28 cm in x by 8.37 cm
 265 // long. It has 256  50 micron pixels in x and 279 300 micron size
 266 // pixels in z.
 267
 268     //const Float_t kconv=10000.;
 269     Int_t i;
 270     fNpx = 256; // The number of X pixel Cell same as in fCellSizeX array size
 271     fNpz = 279; // The number of Z pixel Cell same as in fCellSizeZ array size
 272     for(i=0;i<fNpx;i++) fCellSizeX[i] = 50.0; // microns all the same
 273     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = ZpitchFromCol300(i); // microns
 274 //    for(i=fNpz;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = 0.0; // zero out rest of array
 275     fDx = 0;
 276     for(i=0;i<fNpx;i++) fDx += fCellSizeX[i];
 277     fDz = 0;
 278     for(i=0;i<fNpz;i++) fDz += fCellSizeZ[i];
 279     fDy = 300.0; //microns  SPD sensitive layer thickness
 280 }
 281
 282 //------------------------------
 283 void AliITSsegmentationSPD::Init(){
 284 // Initialize information for 5 read out chip 425X50 micron pixel SPD
 285 // detectors (ladder).
 286 // Each readout chip is 150 micron thick.
 287 // The ladder sensor is 200 micron thick by 1.28 cm in x by 6.96 cm in z.
 288 // It has 256 50 micron pixels in x and 160 mostly 425 micron pixels in z.
 289 // The two pixels at boundary between two adjacent readout chips are
 290 // 625 micron long.
 291
 292   Float_t bx[256],bz[280];
 293   Int_t i;
 294   SetNPads(256,160);  // Number of Bins in x and z
 295   for(i=000;i<256;i++) bx[i] =  50.0; // in x all are 50 microns.
 296   for(i=000;i<160;i++) bz[i] = 425.0; // most are 425 microns except below
 297   for(i=160;i<280;i++) bz[i] =   0.0; // Outside of detector.
 298   bz[ 31] = bz[ 32] = 625.0; // first chip boundary
 299   bz[ 63] = bz[ 64] = 625.0; // first chip boundary
 300   bz[ 95] = bz[ 96] = 625.0; // first chip boundary
 301   bz[127] = bz[128] = 625.0; // first chip boundary
 302   bz[160] = 425.0; // Set so that there is no zero pixel size for fNz.
 303   SetBinSize(bx,bz);
 304   SetDetSize(12800,69600,200);  // full lengths (x,z,y) in microns
 305
 306 }
 307 //------------------------------
 308 void AliITSsegmentationSPD::SetNPads(Int_t p1, Int_t p2){
 309   // for SPD this function should be used ONLY when a beam test setup
 310   // configuration is studied
 311
 312     fNpx=p1;
 313     fNpz=p2;
 314
 315 }
 316
 317 //------------------------------
 318 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpx(Int_t i) const {
 319     //returs x pixel pitch for a give pixel
 320     if(i<0||i>=256) return 0.0;
 321     return fCellSizeX[i];
 322 }
 323 //------------------------------
 324 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpz(Int_t i) const {
 325     // returns z pixel pitch for a give pixel
 326     if(i<0||i>=280) return 0.0;
 327     return fCellSizeZ[i];
 328 }
 329 //------------------------------
 330 void AliITSsegmentationSPD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,Int_t &ix,Int_t &iz) const {
 331 //  Returns pixel coordinates (ix,iz) for given real local coordinates (x,z)
 332 //
 333
 334     // expects x, z in microns
 335
 336     // same segmentation on x
 337     Float_t dpx=Dpx(0);
 338     ix = (Int_t)(x/dpx + 1);
 339     // different segmentation on z
 340     iz = (Int_t)(ColFromZ(z) + 1);
 341
 342
 343     if (iz >  fNpz) iz= fNpz;
 344     if (ix >  fNpx) ix= fNpx;
 345     /*
 346     if (iz < -fNpz) iz= -fNpz;
 347     if (ix < -fNpx) ix=-fNpx;
 348     */
 349 }
 350
 351 //------------------------------
 352 void AliITSsegmentationSPD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
 353 //  local transformation of real local coordinates (x,z)
 354 //
 355
 356     // expects x, z in microns
 357
 358     // same segmentation on x
 359     Float_t dpx=Dpx(0);
 360
 361     x /= dpx;
 362     z = ColFromZ(z);
 363
 364 }
 365 //------------------------------
 366 void AliITSsegmentationSPD::GetPadCxz(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t&z) const {
 367     // Transform from pixel to real local coordinates
 368
 369     // returns x, z in microns
 370
 371     Float_t dpx=Dpx(0);
 372
 373     x = (ix>0) ? Float_t(ix*dpx)-dpx/2. : Float_t(ix*dpx)+dpx/2.;
 374     z = ZFromCol(iz);
 375
 376
 377 }
 378 //------------------------------
 379 void AliITSsegmentationSPD::
 380 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
 381   // returns the neighbouring pixels for use in Cluster Finders and the like.
 382   /*
 383     *Nlist=4;Xlist[0]=Xlist[1]=iX;Xlist[2]=iX-1;Xlist[3]=iX+1;
 384     Zlist[0]=iZ-1;Zlist[1]=iZ+1;Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
 385   */
 386
 387
 388     *Nlist=8;
 389     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
 390     Xlist[2]=iX-1;
 391     Xlist[3]=iX+1;
 392     Zlist[0]=iZ-1;
 393     Zlist[1]=iZ+1;
 394     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
 395
 396    // Diagonal elements
 397     Xlist[4]=iX+1;
 398     Zlist[4]=iZ+1;
 399
 400     Xlist[5]=iX-1;
 401     Zlist[5]=iZ-1;
 402
 403     Xlist[6]=iX-1;
 404     Zlist[6]=iZ+1;
 405
 406     Xlist[7]=iX+1;
 407     Zlist[7]=iZ-1;
 408 }
 409 //______________________________________________________________________
 410 Bool_t AliITSsegmentationSPD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
 411                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
 412     // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
 413     // Pixel cell numbers ix and iz.
 414     // Input:
 415     //    Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to
 416     //                       the center of the sensitive volume.
 417     //    Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to
 418     //                       the center of the sensitive volulme.
 419     // Output:
 420     //    Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range
 421     //                       0<=ix<fNpx.
 422     //    Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range
 423     //                       0<=iz<fNpz.
 424     // Return:
 425     //   kTRUE if point x,z is inside sensitive volume, kFALSE otherwise.
 426     //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
 427     //   detector segmentation as defined.
 428     Int_t i,j;
 429     Float_t dx,dz;
 430     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
 431
 432     dx = -0.5*kconv*Dx();
 433     dz = -0.5*kconv*Dz();
 434     ix = -1;
 435     iz = -1;
 436     if(x<dx) return kFALSE; // outside x range.
 437     if(z<dz) return kFALSE; // outside z range.
 438     for(i=0;i<Npx();i++){
 439         dx += kconv*fCellSizeX[i];
 440         if(x<dx) break;
 441     } // end for i
 442     if(i>=Npx()) return kFALSE; // outside x range.
 443     for(j=0;j<Npz();j++){
 444         dz += kconv*fCellSizeZ[j];
 445         if(z<dz) break;
 446     } // end for j
 447     if(j>=Npz()) return kFALSE; // outside z range.
 448     ix = i;
 449     iz = j;
 450     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
 451 }
 452 //______________________________________________________________________
 453 void AliITSsegmentationSPD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
 454 {
 455 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd
 456 // local coordinates (cm).
 457 // Input:
 458 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
 459 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
 460 // Output:
 461 // Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to the
 462 //                    center of the sensitive volume.
 463 // Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to the
 464 //                    center of the sensitive volulme.
 465 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
 466 // or -0.5*Dz() is returned.
 467     Int_t i,j;
 468     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
 469
 470     x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
 471     z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
 472     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
 473     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
 474     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
 475     x += 0.5*kconv*fCellSizeX[ix]; // add 1/2 of cell ix for center location.
 476     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
 477     z += 0.5*kconv*fCellSizeZ[iz]; // add 1/2 of cell iz for center location.
 478     return; // Found x and z, return.
 479 }
 480 //______________________________________________________________________
 481 void AliITSsegmentationSPD::CellBoundries(Int_t ix,Int_t iz,
 482                                           Double_t &xl,Double_t &xu,
 483                                           Double_t &zl,Double_t &zu) const
 484 {
 485 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd
 486 // local coordinates (cm).
 487 // Input:
 488 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
 489 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
 490 // Output:
 491 // Double_t   xl       detector local coordinate cell lower bounds x in cm
 492 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
 493 // Double_t   xu       detector local coordinate cell upper bounds x in cm
 494 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
 495 // Double_t   zl       detector local coordinate lower bounds z in cm with
 496 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
 497 // Double_t   zu       detector local coordinate upper bounds z in cm with
 498 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
 499 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
 500 // and -0.5*Dx() or -0.5*Dz() and -0.5*Dz() are returned.
 501     Int_t i,j;
 502     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
 503     Float_t x,z;
 504
 505     xl = xu = x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
 506     zl = zu = z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
 507     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
 508     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
 509     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
 510     xl = x;
 511     x += kconv*fCellSizeX[ix];
 512     xu = x;
 513     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
 514     zl = z;
 515     z += kconv*fCellSizeZ[iz];
 516     zu = z;
 517     return; // Found x and z, return.
 518 }
 519 //----------------------------------------------------------------------
 520 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromChannel(Int_t, Int_t iz) const {
 521   // returns chip number (in range 0-4) starting from channel number
 522   if(iz>=fNpz  || iz<0 ){
 523     AliWarning("Bad cell number");
 524     return -1;
 525   }
 526   Int_t theChip=iz/fgkNcolumnsPerChip;
 527   return theChip;
 528 }
 529 //----------------------------------------------------------------------
 530 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromLocal(Float_t, Float_t zloc) const {
 531   // returns chip number (in range 0-4) starting from local coordinates
 532   Int_t ix0,iz;
 533   if (!LocalToDet(0,zloc,ix0,iz)) {
 534     AliWarning("Bad local coordinate");
 535     return -1;
 536   }
 537   return GetChipFromChannel(ix0,iz);
 538 }
 539 //----------------------------------------------------------------------