ITS/UPGRADE/AliITSUv11Layer.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 //*************************************************************************
  17 // This class Defines the Geometry for the ITS Upgrade using TGeo
  18 // This is a work class used to study different configurations
  19 // during the development of the new ITS structure.
  20 //
  21 //  Mario Sitta <sitta@to.infn.it>
  22 //*************************************************************************
  23
  24
  25 /* $Id: AliITSUv11Layer.cxx  */
  26 // General Root includes
  27 #include <TMath.h>
  28 // Root Geometry includes
  29 //#include <AliLog.h>
  30 #include <TGeoManager.h>
  31 #include <TGeoVolume.h>
  32 #include <TGeoPcon.h>
  33 #include <TGeoCone.h>
  34 #include <TGeoTube.h> // contaings TGeoTubeSeg
  35 #include <TGeoArb8.h>
  36 #include <TGeoXtru.h>
  37 #include <TGeoCompositeShape.h>
  38 #include <TGeoMatrix.h>
  39 #include "AliITSUv11Layer.h"
  40 #include "AliITSUGeomTGeo.h"
  41
  42 const Double_t AliITSUv11Layer::fgkDefaultSensorThick = 300*fgkmicron;
  43 const Double_t AliITSUv11Layer::fgkDefaultLadderThick =   1*fgkcm;
  44
  45 ClassImp(AliITSUv11Layer)
  46
  47 #define SQ(A) (A)*(A)
  48
  49 //________________________________________________________________________
  50 AliITSUv11Layer::AliITSUv11Layer():
  51   AliITSv11Geometry(),
  52   fLayerNumber(0),
  53   fLayRadius(0),
  54   fZLength(0),
  55   fSensorThick(0),
  56   fLadderThick(0),
  57   fLadderWidth(0),
  58   fLadderTilt(0),
  59   fNLadders(0),
  60   fNModules(0),
  61   fDetTypeID(0),
  62   fIsTurbo(0)
  63 {
  64   //
  65   // Standard constructor
  66   //
  67 }
  68
  69 //________________________________________________________________________
  70 AliITSUv11Layer::AliITSUv11Layer(Int_t debug):
  71   AliITSv11Geometry(debug),
  72   fLayerNumber(0),
  73   fLayRadius(0),
  74   fZLength(0),
  75   fSensorThick(0),
  76   fLadderThick(0),
  77   fLadderWidth(0),
  78   fLadderTilt(0),
  79   fNLadders(0),
  80   fNModules(0),
  81   fDetTypeID(0),
  82   fIsTurbo(0)
  83 {
  84   //
  85   // Constructor setting debugging level
  86   //
  87 }
  88
  89 //________________________________________________________________________
  90 AliITSUv11Layer::AliITSUv11Layer(Int_t lay, Int_t debug):
  91   AliITSv11Geometry(debug),
  92   fLayerNumber(lay),
  93   fLayRadius(0),
  94   fZLength(0),
  95   fSensorThick(0),
  96   fLadderThick(0),
  97   fLadderWidth(0),
  98   fLadderTilt(0),
  99   fNLadders(0),
 100   fNModules(0),
 101   fDetTypeID(0),
 102   fIsTurbo(0)
 103 {
 104   //
 105   // Constructor setting layer number and debugging level
 106   //
 107 }
 108
 109 //________________________________________________________________________
 110 AliITSUv11Layer::AliITSUv11Layer(Int_t lay, Bool_t turbo, Int_t debug):
 111   AliITSv11Geometry(debug),
 112   fLayerNumber(lay),
 113   fLayRadius(0),
 114   fZLength(0),
 115   fSensorThick(0),
 116   fLadderThick(0),
 117   fLadderWidth(0),
 118   fLadderTilt(0),
 119   fNLadders(0),
 120   fNModules(0),
 121   fDetTypeID(0),
 122   fIsTurbo(turbo)
 123 {
 124   //
 125   // Constructor setting layer number and debugging level
 126   // for a "turbo" layer (i.e. where ladders overlap in phi)
 127   //
 128 }
 129
 130 //________________________________________________________________________
 131 AliITSUv11Layer::AliITSUv11Layer(const AliITSUv11Layer &s):
 132   AliITSv11Geometry(s.GetDebug()),
 133   fLayerNumber(s.fLayerNumber),
 134   fLayRadius(s.fLayRadius),
 135   fZLength(s.fZLength),
 136   fSensorThick(s.fSensorThick),
 137   fLadderThick(s.fLadderThick),
 138   fLadderWidth(s.fLadderWidth),
 139   fLadderTilt(s.fLadderTilt),
 140   fNLadders(s.fNLadders),
 141   fNModules(s.fNModules),
 142   fDetTypeID(0),
 143   fIsTurbo(s.fIsTurbo)
 144 {
 145   //
 146   // Copy constructor
 147   //
 148 }
 149
 150 //________________________________________________________________________
 151 AliITSUv11Layer& AliITSUv11Layer::operator=(const AliITSUv11Layer &s)
 152 {
 153   //
 154   // Assignment operator
 155   //
 156   if(&s == this) return *this;
 157
 158   fLayerNumber = s.fLayerNumber;
 159   fLayRadius   = s.fLayRadius;
 160   fZLength     = s.fZLength;
 161   fSensorThick = s.fSensorThick;
 162   fLadderThick = s.fLadderThick;
 163   fLadderWidth = s.fLadderWidth;
 164   fLadderTilt  = s.fLadderTilt;
 165   fNLadders    = s.fNLadders;
 166   fNModules    = s.fNModules;
 167   fIsTurbo     = s.fIsTurbo;
 168   fDetTypeID   = s.fDetTypeID;
 169   return *this;
 170 }
 171
 172 //________________________________________________________________________
 173 AliITSUv11Layer::~AliITSUv11Layer() {
 174   //
 175   // Destructor
 176   //
 177 }
 178
 179 //________________________________________________________________________
 180 void AliITSUv11Layer::CreateLayer(TGeoVolume *moth,
 181                                      const TGeoManager *mgr){
 182 //
 183 // Creates the actual Layer and places inside its mother volume
 184 //
 185 // Input:
 186 //         moth : the TGeoVolume owing the volume structure
 187 //         mgr  : the GeoManager (used only to get the proper material)
 188 //
 189 // Output:
 190 //
 191 // Return:
 192 //
 193 // Created:      17 Jun 2011  Mario Sitta
 194 // Updated:      08 Jul 2011  Mario Sitta
 195 //
 196
 197
 198   // Local variables
 199   char volname[30];
 200   Double_t rmin, rmax;
 201   Double_t xpos, ypos, zpos;
 202   Double_t alpha;
 203
 204
 205   // Check if the user set the proper parameters
 206   if (fLayRadius <= 0) AliFatal(Form("Wrong layer radius (%f)",fLayRadius));
 207   if (fZLength   <= 0) AliFatal(Form("Wrong layer length (%f)",fZLength));
 208   if (fNLadders  <= 0) AliFatal(Form("Wrong number of ladders (%d)",fNLadders));
 209   if (fNModules  <= 0) AliFatal(Form("Wrong number of modules (%d)",fNModules));
 210
 211   if (fLadderThick <= 0) {
 212     AliInfo(Form("Ladder thickness wrong or not set (%f), using default (%f)",
 213                  fLadderThick,fgkDefaultLadderThick));
 214     fLadderThick = fgkDefaultLadderThick;
 215   }
 216
 217   if (fSensorThick <= 0) {
 218     AliInfo(Form("Sensor thickness wrong or not set (%f), using default (%f)",
 219                  fSensorThick,fgkDefaultSensorThick));
 220     fSensorThick = fgkDefaultSensorThick;
 221   }
 222
 223   if (fSensorThick > fLadderThick) {
 224     AliWarning(Form("Sensor thickness (%f) is greater than ladder thickness (%f), fixing",
 225                  fSensorThick,fLadderThick));
 226     fSensorThick = fLadderThick;
 227   }
 228
 229
 230   // If a Turbo layer is requested, do it and exit
 231   if (fIsTurbo) {
 232     CreateLayerTurbo(moth, mgr);
 233     return;
 234   }
 235
 236
 237   // First create the ladder container
 238   alpha = (360./(2*fNLadders))*TMath::DegToRad();
 239   fLadderWidth = fLayRadius*TMath::Tan(alpha);
 240
 241   rmin = 0.98*fLayRadius;
 242   rmax = 1.02*TMath::Sqrt( fLadderWidth*fLadderWidth +
 243                           (rmin+fLadderThick)*(rmin+fLadderThick) );
 244
 245   TGeoTube *layer = new TGeoTube(rmin, rmax, 0.5*fZLength);
 246
 247
 248   // We have all shapes: now create the real volumes
 249   TGeoMedium *medAir = mgr->GetMedium("ITS_AIR$");
 250
 251   snprintf(volname, 30, "%s%d", AliITSUGeomTGeo::GetITSLayerPattern(),fLayerNumber);
 252   TGeoVolume *layVol = new TGeoVolume(volname, layer, medAir);
 253   layVol->SetUniqueID(fDetTypeID);
 254
 255 //  layVol->SetVisibility(kFALSE);
 256   layVol->SetVisibility(kTRUE);
 257   layVol->SetLineColor(1);
 258
 259   TGeoVolume *laddVol = CreateLadder();
 260
 261
 262   // Now build up the layer
 263   alpha = 360./fNLadders;
 264   Double_t r = fLayRadius + ((TGeoBBox*)laddVol->GetShape())->GetDY();
 265   for (Int_t j=0; j<fNLadders; j++) {
 266     Double_t theta = j*alpha;
 267     xpos = r*SinD(theta);
 268     ypos = r*CosD(theta);
 269     zpos = 0.;
 270     layVol->AddNode(laddVol, j, new TGeoCombiTrans( xpos, ypos, zpos,
 271                                   new TGeoRotation("",-theta,0,0)));
 272   }
 273
 274
 275   // Finally put everything in the mother volume
 276   moth->AddNode(layVol, 1, 0);
 277
 278
 279   // Upgrade geometry is served
 280   return;
 281 }
 282
 283 //________________________________________________________________________
 284 void AliITSUv11Layer::CreateLayerTurbo(TGeoVolume *moth,
 285                                           const TGeoManager *mgr){
 286 //
 287 // Creates the actual Layer and places inside its mother volume
 288 // A so-called "turbo" layer is a layer where ladders overlap in phi
 289 // User can set width and tilt angle, no check is performed here
 290 // to avoid volume overlaps
 291 //
 292 // Input:
 293 //         moth : the TGeoVolume owing the volume structure
 294 //         mgr  : the GeoManager (used only to get the proper material)
 295 //
 296 // Output:
 297 //
 298 // Return:
 299 //
 300 // Created:      08 Jul 2011  Mario Sitta
 301 // Updated:      08 Mar 2012  Mario Sitta  Correct way to compute container R
 302 //
 303
 304
 305   // Local variables
 306   char volname[30];
 307   Double_t rmin, rmax, rladd, rcont, d;
 308   Double_t xpos, ypos, zpos;
 309   Double_t alpha, gamma;
 310
 311
 312   // Check if the user set the proper (remaining) parameters
 313   if (fLadderWidth <= 0)
 314     AliFatal(Form("Wrong ladder width (%f)",fLadderWidth));
 315   if (TMath::Abs(fLadderTilt) > 45)
 316     AliWarning(Form("Ladder tilt angle (%f) greater than 45deg",fLadderTilt));
 317
 318
 319   // First create the ladder container
 320   // d is half the diagonal of the ladder section
 321   // rladd is the radius at the ladder's center-of-gravity
 322   // alpha here is the angle between the diagonal and rladd
 323   d = 0.5*TMath::Sqrt(fLadderThick*fLadderThick + fLadderWidth*fLadderWidth);
 324   alpha = TMath::ACos(0.5*fLadderThick/d)*TMath::RadToDeg();
 325   gamma = alpha - fLadderTilt;
 326   rladd = fLayRadius + 0.5*fLadderThick;
 327
 328   // rcont is the radius of the air container
 329   rcont = RadiusOfTurboContainer();
 330
 331   if (rcont > 0)
 332     rmin = 0.98*rcont;
 333   else
 334   rmin = 0.98*TMath::Sqrt( rladd*rladd + d*d - 2*rladd*d*CosD(gamma) );
 335
 336   rmax = 1.02*TMath::Sqrt( rladd*rladd + d*d + 2*rladd*d*CosD(gamma) );
 337
 338   TGeoTube *layer = new TGeoTube(rmin, rmax, 0.5*fZLength);
 339
 340
 341   // We have all shapes: now create the real volumes
 342   TGeoMedium *medAir = mgr->GetMedium("ITS_AIR$");
 343
 344   snprintf(volname, 30, "%s%d", AliITSUGeomTGeo::GetITSLayerPattern(), fLayerNumber);
 345   TGeoVolume *layVol = new TGeoVolume(volname, layer, medAir);
 346   layVol->SetUniqueID(fDetTypeID);
 347   layVol->SetVisibility(kTRUE);
 348   layVol->SetLineColor(1);
 349   TGeoVolume *laddVol = CreateLadder();
 350
 351
 352   // Now build up the layer
 353
 354
 355   // Now build up the layer
 356   alpha = 360./fNLadders;
 357   Double_t r = fLayRadius + ((TGeoBBox*)laddVol->GetShape())->GetDY();
 358   for (Int_t j=0; j<fNLadders; j++) {
 359     Double_t theta = j*alpha;
 360     xpos = r*SinD(theta);
 361     ypos = r*CosD(theta);
 362     zpos = 0.;
 363     layVol->AddNode(laddVol, j, new TGeoCombiTrans( xpos, ypos, zpos,
 364                                  new TGeoRotation("",-theta+fLadderTilt,0,0)));
 365   }
 366
 367
 368   // Finally put everything in the mother volume
 369   moth->AddNode(layVol, 1, 0);
 370
 371   return;
 372 }
 373
 374 //________________________________________________________________________
 375 TGeoVolume* AliITSUv11Layer::CreateLadder(const TGeoManager *mgr){
 376 //
 377 // Creates the actual Ladder
 378 //
 379 // Input:
 380 //         mgr  : the GeoManager (used only to get the proper material)
 381 //
 382 // Output:
 383 //
 384 // Return:
 385 //
 386 // Created:      22 Jun 2011  Mario Sitta
 387 //
 388
 389   char volname[30];
 390   Double_t xlen, ylen, zlen;
 391   Double_t xpos, ypos, zpos, zmod;
 392   Double_t alpha;
 393
 394
 395   // First create all needed shapes
 396   alpha = (360./(2*fNLadders))*TMath::DegToRad();
 397
 398   // The ladder
 399   xlen = fLayRadius*TMath::Tan(alpha);
 400   ylen = 0.5*fLadderThick;
 401   zlen = 0.5*fZLength;
 402
 403   TGeoBBox *ladder = new TGeoBBox(xlen, ylen, zlen);
 404
 405
 406   // We have all shapes: now create the real volumes
 407   TGeoMedium *medAir = mgr->GetMedium("ITS_AIR$");
 408
 409   snprintf(volname, 30, "%s%d", AliITSUGeomTGeo::GetITSLadderPattern(), fLayerNumber);
 410   TGeoVolume *laddVol = new TGeoVolume(volname, ladder, medAir);
 411
 412 //  laddVol->SetVisibility(kFALSE);
 413   laddVol->SetVisibility(kTRUE);
 414   laddVol->SetLineColor(2);
 415   TGeoVolume *modVol = CreateModule(ladder->GetDX(), ladder->GetDY(),
 416                                     ladder->GetDZ());
 417
 418
 419   // Now build up the ladder
 420   zmod = ((TGeoBBox*)modVol->GetShape())->GetDZ();
 421   for (Int_t j=0; j<fNModules; j++) {
 422     xpos = 0.;
 423     ypos = 0.;
 424     zpos = -ladder->GetDZ() + j*2*zmod + zmod;
 425     laddVol->AddNode(modVol, j, new TGeoTranslation(xpos, ypos, zpos));
 426   }
 427
 428
 429   // Done, return the ladder
 430   return laddVol;
 431 }
 432
 433 //________________________________________________________________________
 434 TGeoVolume* AliITSUv11Layer::CreateModule(const Double_t xlad,
 435                                                    const Double_t ylad,
 436                                                    const Double_t zlad,
 437                                                    const TGeoManager *mgr){
 438 //
 439 // Creates the actual Module
 440 //
 441 // Input:
 442 //         xlad,ylad,zlad : the ladder dimensions
 443 //         mgr  : the GeoManager (used only to get the proper material)
 444 //
 445 // Output:
 446 //
 447 // Return:
 448 //
 449 // Created:      22 Jun 2011  Mario Sitta
 450 //
 451
 452   char volname[30];
 453   Double_t xlen, ylen, zlen;
 454   Double_t xpos, ypos, zpos;
 455
 456
 457   // First create all needed shapes
 458
 459   // The module
 460   TGeoBBox *module = new TGeoBBox(xlad, ylad, zlad/fNModules);
 461
 462   // The sensor
 463   xlen = module->GetDX();
 464   ylen = 0.5*fSensorThick;
 465   zlen = module->GetDZ();
 466   TGeoBBox *sensor = new TGeoBBox(xlen, ylen, zlen);
 467
 468
 469   // We have all shapes: now create the real volumes
 470   TGeoMedium *medAir = mgr->GetMedium("ITS_AIR$");
 471   TGeoMedium *medSi  = mgr->GetMedium("ITS_SI$");
 472
 473   snprintf(volname, 30, "%s%d", AliITSUGeomTGeo::GetITSModulePattern() ,fLayerNumber);
 474   TGeoVolume *modVol = new TGeoVolume(volname, module, medAir);
 475   modVol->SetVisibility(kFALSE);
 476   modVol->SetLineColor(1);
 477
 478   snprintf(volname, 30, "%s%d", AliITSUGeomTGeo::GetITSSensorPattern(), fLayerNumber);
 479   TGeoVolume *sensVol = new TGeoVolume(volname, sensor, medSi);
 480   sensVol->SetVisibility(kTRUE);
 481   sensVol->SetLineColor(8);
 482   sensVol->SetLineWidth(1);
 483   sensVol->SetFillColor(sensVol->GetLineColor());
 484   sensVol->SetFillStyle(4000); // 0% transparent
 485
 486
 487   // Now build up the module
 488   xpos = 0.;
 489   ypos = -module->GetDY() + sensor->GetDY();
 490   zpos = 0.;
 491
 492   modVol->AddNode(sensVol, 1, new TGeoTranslation(xpos, ypos, zpos));
 493
 494
 495   // Done, return the module
 496   return modVol;
 497 }
 498
 499 //________________________________________________________________________
 500 Double_t AliITSUv11Layer::RadiusOfTurboContainer(){
 501 //
 502 // Computes the inner radius of the air container for the Turbo configuration
 503 // as the radius of either the circle tangent to the ladder or the circle
 504 // passing for the ladder's lower vertex
 505 //
 506 // Input:
 507 //         none (all needed parameters are class members)
 508 //
 509 // Output:
 510 //
 511 // Return:
 512 //        the radius of the container if >0, else flag to use the lower vertex
 513 //
 514 // Created:      08 Mar 2012  Mario Sitta
 515 //
 516
 517   Double_t rr, delta, z, lladd, rladd;
 518
 519   if (fLadderThick > 89.) // Very big angle: avoid overflows since surely
 520     return -1;            // the radius from lower vertex is the right value
 521
 522   rladd = fLayRadius + 0.5*fLadderThick;
 523   delta = (0.5*fLadderThick)/CosD(fLadderTilt);
 524   z     = (0.5*fLadderThick)*TanD(fLadderTilt);
 525
 526   rr = rladd - delta;
 527   lladd = (0.5*fLadderWidth) - z;
 528
 529   if ( (rr*SinD(fLadderTilt) < lladd) )
 530     return (rr*CosD(fLadderTilt));
 531   else
 532     return -1;
 533 }
 534
 535 //________________________________________________________________________
 536 void AliITSUv11Layer::SetLadderTilt(const Double_t t){
 537 //
 538 // Sets the Ladder tilt angle (for turbo layers only)
 539 //
 540 // Input:
 541 //         t :  the ladder tilt angle
 542 //
 543 // Output:
 544 //
 545 // Return:
 546 //
 547 // Created:      08 Jul 2011  Mario Sitta
 548 //
 549
 550   if (fIsTurbo)
 551     fLadderTilt = t;
 552   else
 553     AliError("Not a Turbo layer");
 554
 555 }
 556
 557 //________________________________________________________________________
 558 void AliITSUv11Layer::SetLadderWidth(const Double_t w){
 559 //
 560 // Sets the Ladder width (for turbo layers only)
 561 //
 562 // Input:
 563 //         w :  the ladder width
 564 //
 565 // Output:
 566 //
 567 // Return:
 568 //
 569 // Created:      08 Jul 2011  Mario Sitta
 570 //
 571
 572   if (fIsTurbo)
 573     fLadderWidth = w;
 574   else
 575     AliError("Not a Turbo layer");
 576
 577 }