PHOS/AliPHOSGeometry.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Geometry class  for PHOS : singleton
  20 // PHOS consists of the electromagnetic calorimeter (EMCA)
  21 // and a charged particle veto either in the Subatech's version (PPSD)
  22 // or in the IHEP's one (CPV).
  23 // The EMCA/PPSD/CPV modules are parametrized so that any configuration
  24 // can be easily implemented
  25 // The title is used to identify the version of CPV used.
  26 //
  27 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH) & Dmitri Peressounko (RRC "KI" & SUBATECH)
  28
  29 // --- ROOT system ---
  30
  31 #include "TVector3.h"
  32 #include "TRotation.h"
  33 #include "TFolder.h"
  34 #include "TROOT.h"
  35
  36 // --- Standard library ---
  37
  38 #include <iostream.h>
  39 #include <stdlib.h>
  40
  41 // --- AliRoot header files ---
  42
  43 #include "AliPHOSGeometry.h"
  44 #include "AliPHOSEMCAGeometry.h"
  45 #include "AliPHOSRecPoint.h"
  46 #include "AliConst.h"
  47
  48 ClassImp(AliPHOSGeometry) ;
  49
  50 // these initialisations are needed for a singleton
  51 AliPHOSGeometry * AliPHOSGeometry::fgGeom = 0 ;
  52 Bool_t            AliPHOSGeometry::fgInit = kFALSE ;
  53
  54 //____________________________________________________________________________
  55 AliPHOSGeometry::~AliPHOSGeometry(void)
  56 {
  57   // dtor
  58
  59   if (fRotMatrixArray) fRotMatrixArray->Delete() ;
  60   if (fRotMatrixArray) delete fRotMatrixArray ;
  61   if (fPHOSAngle     ) delete[] fPHOSAngle ;
  62 }
  63 //____________________________________________________________________________
  64
  65 void AliPHOSGeometry::Init(void)
  66 {
  67   // Initializes the PHOS parameters :
  68   //  IHEP is the Protvino CPV (cathode pad chambers)
  69   //  GPS2 is the Subatech Pre-Shower (two micromegas sandwiching a passive lead converter)
  70   //  MIXT 4 PHOS modules withe the IHEP CPV qnd one PHOS module with the Subatche Pre-Shower
  71
  72   fgInit     = kTRUE ;
  73
  74   fNModules     = 5;
  75   fAngle        = 20;
  76
  77   fGeometryEMCA = new AliPHOSEMCAGeometry();
  78
  79   fGeometryCPV  = new AliPHOSCPVGeometry ();
  80
  81   fGeometrySUPP = new AliPHOSSupportGeometry();
  82
  83   fPHOSAngle = new Float_t[fNModules] ;
  84
  85   Float_t * emcParams = fGeometryEMCA->GetEMCParams() ;
  86
  87   fPHOSParams[0] =  TMath::Max((Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(0)/2.,
  88                                (Double_t)(emcParams[0]*(fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)+emcParams[3]) -
  89                                 emcParams[1]* fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1))/emcParams[3] ) ;
  90   fPHOSParams[1] = emcParams[1] ;
  91   fPHOSParams[2] = TMath::Max((Double_t)emcParams[2], (Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(2)/2.);
  92   fPHOSParams[3] = emcParams[3] + fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)/2. ;
  93
  94   fIPtoUpperCPVsurface = fGeometryEMCA->GetIPtoOuterCoverDistance() - fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1) ;
  95
  96   Int_t index ;
  97   for ( index = 0; index < fNModules; index++ )
  98     fPHOSAngle[index] = 0.0 ; // Module position angles are set in CreateGeometry()
  99
 100   this->SetPHOSAngles() ;
 101   fRotMatrixArray = new TObjArray(fNModules) ;
 102
 103 }
 104
 105
 106 //____________________________________________________________________________
 107 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance()
 108 {
 109   // Returns the pointer of the unique instance; singleton specific
 110
 111   return (AliPHOSGeometry *) fgGeom ;
 112 }
 113
 114 //____________________________________________________________________________
 115 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance(const Text_t* name, const Text_t* title)
 116 {
 117   // Returns the pointer of the unique instance
 118   // Creates it with the specified options (name, title) if it does not exist yet
 119
 120   AliPHOSGeometry * rv = 0  ;
 121   if ( fgGeom == 0 ) {
 122     if ( strcmp(name,"") == 0 )
 123       rv = 0 ;
 124     else {
 125       fgGeom = new AliPHOSGeometry(name, title) ;
 126       if ( fgInit )
 127         rv = (AliPHOSGeometry * ) fgGeom ;
 128       else {
 129         rv = 0 ;
 130         delete fgGeom ;
 131         fgGeom = 0 ;
 132       }
 133     }
 134   }
 135   else {
 136     if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 137       cout << "AliPHOSGeometry <E> : current geometry is " << fgGeom->GetName() << endl
 138            << "                      you cannot call     " << name << endl ;
 139     }
 140     else
 141       rv = (AliPHOSGeometry *) fgGeom ;
 142   }
 143   return rv ;
 144 }
 145
 146 //____________________________________________________________________________
 147 void AliPHOSGeometry::SetPHOSAngles()
 148 {
 149   // Calculates the position of the PHOS modules in ALICE global coordinate system
 150
 151   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 152   Float_t pphi =  2 * TMath::ATan( GetOuterBoxSize(0)  / ( 2.0 * GetIPtoUpperCPVsurface() ) ) ;
 153   pphi *= kRADDEG ;
 154   if (pphi > fAngle){
 155     cout << "AliPHOSGeometry: PHOS modules overlap!\n";
 156     cout <<  "pphi = " << pphi << " fAngle  " << fAngle << endl ;
 157
 158   }
 159   pphi = fAngle;
 160
 161   for( Int_t i = 1; i <= fNModules ; i++ ) {
 162     Float_t angle = pphi * ( i - fNModules / 2.0 - 0.5 ) ;
 163     fPHOSAngle[i-1] = -  angle ;
 164   }
 165 }
 166
 167 //____________________________________________________________________________
 168 Bool_t AliPHOSGeometry::AbsToRelNumbering(const Int_t AbsId, Int_t * relid) const
 169 {
 170   // Converts the absolute numbering into the following array/
 171   //  relid[0] = PHOS Module number 1:fNModules
 172   //  relid[1] = 0 if PbW04
 173   //           = -1 if CPV
 174   //  relid[2] = Row number inside a PHOS module
 175   //  relid[3] = Column number inside a PHOS module
 176
 177   Bool_t rv  = kTRUE ;
 178   Float_t id = AbsId ;
 179
 180   Int_t phosmodulenumber = (Int_t)TMath:: Ceil( id / GetNCristalsInModule() ) ;
 181
 182   if ( phosmodulenumber >  GetNModules() ) { // it is a CPV pad
 183
 184     id -=  GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules() ;
 185     Float_t nCPV  = GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ() ;
 186     relid[0] = (Int_t) TMath::Ceil( id / nCPV ) ;
 187     relid[1] = -1 ;
 188     id -= ( relid[0] - 1 ) * nCPV ;
 189     relid[2] = (Int_t) TMath::Ceil( id / GetNumberOfCPVPadsZ() ) ;
 190     relid[3] = (Int_t) ( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ() ) ;
 191   }
 192   else { // it is a PW04 crystal
 193
 194     relid[0] = phosmodulenumber ;
 195     relid[1] = 0 ;
 196     id -= ( phosmodulenumber - 1 ) *  GetNPhi() * GetNZ() ;
 197     relid[2] = (Int_t)TMath::Ceil( id / GetNZ() )  ;
 198     relid[3] = (Int_t)( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNZ() ) ;
 199   }
 200   return rv ;
 201 }
 202
 203 //____________________________________________________________________________
 204 void AliPHOSGeometry::EmcModuleCoverage(const Int_t mod, Double_t & tm, Double_t & tM, Double_t & pm, Double_t & pM, Option_t * opt) const
 205 {
 206   // calculates the angular coverage in theta and phi of one EMC (=PHOS) module
 207
 208  Double_t conv ;
 209   if ( opt == Radian() )
 210     conv = 1. ;
 211   else if ( opt == Degre() )
 212     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 213   else {
 214     cout << "<I>  AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage : " << opt << " unknown option; result in radian " << endl ;
 215     conv = 1. ;
 216       }
 217
 218   Float_t phi = GetPHOSAngle(mod) *  (TMath::Pi() / 180.)  ;
 219   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ;
 220   Float_t * strip = fGeometryEMCA->GetStripHalfSize() ;
 221   Float_t x0  = fGeometryEMCA->GetNStripX()*strip[0] ;
 222   Float_t z0  = fGeometryEMCA->GetNStripZ()*strip[2] ;
 223   Double_t angle = TMath::ATan( x0 / y0 ) ;
 224   phi = phi + 1.5 * TMath::Pi() ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is between 220 and 320 deg.)
 225   Double_t max  = phi - angle ;
 226   Double_t min   = phi + angle ;
 227   pM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 228   pm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 229
 230   angle =  TMath::ATan( z0 /  y0 ) ;
 231   max  = TMath::Pi() / 2.  + angle ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is at 90 deg.)
 232   min  = TMath::Pi() / 2.  - angle ;
 233   tM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 234   tm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 235
 236 }
 237
 238 //____________________________________________________________________________
 239 void AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage(Double_t & theta, Double_t & phi, Option_t * opt) const
 240 {
 241   // calculates the angular coverage in theta and phi of a single crystal in a EMC(=PHOS) module
 242
 243   Double_t conv ;
 244   if ( opt == Radian() )
 245     conv = 1. ;
 246   else if ( opt == Degre() )
 247     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 248   else {
 249     cout << "<I>  AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage : " << opt << " unknown option; result in radian " << endl ;
 250     conv = 1. ;
 251       }
 252
 253   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ;
 254   theta = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(2) / (2 * y0) ) * conv ;
 255   phi   = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(0) / (2 * y0) ) * conv ;
 256 }
 257
 258
 259 //____________________________________________________________________________
 260 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos, TMatrix & gmat) const
 261 {
 262   // Calculates the coordinates of a RecPoint and the error matrix in the ALICE global coordinate system
 263
 264   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 265   TVector3 localposition ;
 266
 267   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 268
 269
 270   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 271     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()) ;
 272
 273     }
 274   else
 275     { // it is a CPV
 276       gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ;
 277     }
 278
 279   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 280   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 281   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 282
 283   TRotation rot ;
 284   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 285
 286   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 287   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 288
 289 }
 290
 291 //____________________________________________________________________________
 292 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos) const
 293 {
 294   // Calculates the coordinates of a RecPoint in the ALICE global coordinate system
 295
 296   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 297   TVector3 localposition ;
 298   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 299
 300
 301   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 302     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()  ) ;
 303     }
 304   else
 305     { // it is a CPV
 306           gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ;
 307     }
 308
 309   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 310   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 311   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 312
 313   TRotation rot ;
 314   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 315
 316   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 317   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 318 }
 319
 320 //____________________________________________________________________________
 321 void AliPHOSGeometry::ImpactOnEmc(const Double_t theta, const Double_t phi, Int_t & ModuleNumber, Double_t & z, Double_t & x) const
 322 {
 323   // calculates the impact coordinates on PHOS of a neutral particle
 324   // emitted in the direction theta and phi in the ALICE global coordinate system
 325
 326   // searches for the PHOS EMC module
 327   ModuleNumber = 0 ;
 328   Double_t tm, tM, pm, pM ;
 329   Int_t index = 1 ;
 330   while ( ModuleNumber == 0 && index <= GetNModules() ) {
 331     EmcModuleCoverage(index, tm, tM, pm, pM) ;
 332     if ( (theta >= tm && theta <= tM) && (phi >= pm && phi <= pM ) )
 333       ModuleNumber = index ;
 334     index++ ;
 335   }
 336   if ( ModuleNumber != 0 ) {
 337     Float_t phi0 =  GetPHOSAngle(ModuleNumber) *  (TMath::Pi() / 180.) + 1.5 * TMath::Pi()  ;
 338     Float_t y0  =  GetIPtoCrystalSurface()  ;
 339     Double_t angle = phi - phi0;
 340     x = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 341     angle = theta - TMath::Pi() / 2 ;
 342     z = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 343   }
 344 }
 345
 346 Bool_t  AliPHOSGeometry::Impact(const TParticle * particle) const
 347 {
 348   Bool_t In=kFALSE;
 349   Int_t ModuleNumber=0;
 350   Double_t z,x;
 351   ImpactOnEmc(particle->Theta(),particle->Phi(),ModuleNumber,z,x);
 352   if(ModuleNumber) In=kTRUE;
 353   else In=kFALSE;
 354   return In;
 355 }
 356
 357 //____________________________________________________________________________
 358 Bool_t AliPHOSGeometry::RelToAbsNumbering(const Int_t * relid, Int_t &  AbsId) const
 359 {
 360   // Converts the relative numbering into the absolute numbering
 361   // EMCA crystals:
 362   //  AbsId = from 1 to fNModules * fNPhi * fNZ
 363   // CPV pad:
 364   //  AbsId = from N(total PHOS crystals) + 1
 365   //          to NCPVModules * fNumberOfCPVPadsPhi * fNumberOfCPVPadsZ
 366
 367   Bool_t rv = kTRUE ;
 368
 369   if ( relid[1] ==  0 ) {                            // it is a Phos crystal
 370     AbsId =
 371       ( relid[0] - 1 ) * GetNPhi() * GetNZ()         // the offset of PHOS modules
 372       + ( relid[2] - 1 ) * GetNZ()                   // the offset along phi
 373       +   relid[3] ;                                 // the offset along z
 374   }
 375   else { // it is a CPV pad
 376     AbsId =    GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules()         // the offset to separate EMCA crystals from CPV pads
 377       + ( relid[0] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ()   // the pads offset of PHOS modules
 378       + ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ()                             // the pads offset of a CPV row
 379       +   relid[3] ;                                                         // the column number
 380   }
 381
 382   return rv ;
 383 }
 384
 385 //____________________________________________________________________________
 386
 387 void AliPHOSGeometry::RelPosInAlice(const Int_t id, TVector3 & pos ) const
 388 {
 389   // Converts the absolute numbering into the global ALICE coordinate system
 390
 391
 392     Int_t relid[4] ;
 393
 394     AbsToRelNumbering(id , relid) ;
 395
 396     Int_t phosmodule = relid[0] ;
 397
 398     Float_t y0 = 0 ;
 399
 400     if ( relid[1] == 0 )  // it is a PbW04 crystal
 401       y0 =  - GetIPtoCrystalSurface() ;
 402     else
 403       y0 =  - GetIPtoUpperCPVsurface() ;
 404
 405     Float_t x, z ;
 406     RelPosInModule(relid, x, z) ;
 407
 408     pos.SetX(x) ;
 409     pos.SetZ(z) ;
 410     pos.SetY(y0) ;
 411
 412     Float_t phi           = GetPHOSAngle( phosmodule) ;
 413     Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 414     Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 415
 416     TRotation rot ;
 417     rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 418
 419     TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 420
 421     pos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 422 }
 423
 424 //____________________________________________________________________________
 425 void AliPHOSGeometry::RelPosInModule(const Int_t * relid, Float_t & x, Float_t & z) const
 426 {
 427   // Converts the relative numbering into the local PHOS-module (x, z) coordinates
 428   // Note: sign of z differs from that in the previous version (Yu.Kharlov, 12 Oct 2000)
 429
 430   Int_t row        = relid[2] ; //offset along x axis
 431   Int_t column     = relid[3] ; //offset along z axis
 432
 433
 434   if ( relid[1] == 0 ) { // its a PbW04 crystal
 435     x = - ( GetNPhi()/2. - row    + 0.5 ) *  GetCrystalSize(0) ; // position of Xtal with respect
 436     z =   ( GetNZ()  /2. - column + 0.5 ) *  GetCrystalSize(2) ; // of center of PHOS module
 437   }
 438   else  {
 439     x = - ( GetNumberOfCPVPadsPhi()/2. - row    - 0.5 ) * GetPadSizePhi()  ; // position of pad  with respect
 440     z =   ( GetNumberOfCPVPadsZ()  /2. - column - 0.5 ) * GetPadSizeZ()  ; // of center of PHOS module
 441   }
 442 }