PHOS/AliPHOSGeometry.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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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 <stdlib.h>
  39
  40 // --- AliRoot header files ---
  41
  42 #include "AliPHOSGeometry.h"
  43 #include "AliPHOSEMCAGeometry.h"
  44 #include "AliPHOSRecPoint.h"
  45 #include "AliConst.h"
  46
  47 ClassImp(AliPHOSGeometry) ;
  48
  49 // these initialisations are needed for a singleton
  50 AliPHOSGeometry * AliPHOSGeometry::fgGeom = 0 ;
  51 Bool_t            AliPHOSGeometry::fgInit = kFALSE ;
  52
  53 //____________________________________________________________________________
  54 AliPHOSGeometry::~AliPHOSGeometry(void)
  55 {
  56   // dtor
  57
  58   if (fRotMatrixArray) fRotMatrixArray->Delete() ;
  59   if (fRotMatrixArray) delete fRotMatrixArray ;
  60   if (fPHOSAngle     ) delete[] fPHOSAngle ;
  61 }
  62 //____________________________________________________________________________
  63
  64 void AliPHOSGeometry::Init(void)
  65 {
  66   // Initializes the PHOS parameters :
  67   //  IHEP is the Protvino CPV (cathode pad chambers)
  68
  69   TString test(GetName()) ;
  70   if (test != "IHEP" ) {
  71     Fatal("Init", "%s is not a known geometry (choose among IHEP)", test.Data() ) ;
  72   }
  73
  74   fgInit     = kTRUE ;
  75
  76   fNModules     = 5;
  77   fAngle        = 20;
  78
  79   fGeometryEMCA = new AliPHOSEMCAGeometry();
  80
  81   fGeometryCPV  = new AliPHOSCPVGeometry ();
  82
  83   fGeometrySUPP = new AliPHOSSupportGeometry();
  84
  85   fPHOSAngle = new Float_t[fNModules] ;
  86
  87   Float_t * emcParams = fGeometryEMCA->GetEMCParams() ;
  88
  89   fPHOSParams[0] =  TMath::Max((Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(0)/2.,
  90                                (Double_t)(emcParams[0]*(fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)+emcParams[3]) -
  91                                 emcParams[1]* fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1))/emcParams[3] ) ;
  92   fPHOSParams[1] = emcParams[1] ;
  93   fPHOSParams[2] = TMath::Max((Double_t)emcParams[2], (Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(2)/2.);
  94   fPHOSParams[3] = emcParams[3] + fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)/2. ;
  95
  96   fIPtoUpperCPVsurface = fGeometryEMCA->GetIPtoOuterCoverDistance() - fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1) ;
  97
  98   Int_t index ;
  99   for ( index = 0; index < fNModules; index++ )
 100     fPHOSAngle[index] = 0.0 ; // Module position angles are set in CreateGeometry()
 101
 102   this->SetPHOSAngles() ;
 103   fRotMatrixArray = new TObjArray(fNModules) ;
 104
 105 }
 106
 107 //____________________________________________________________________________
 108 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance()
 109 {
 110   // Returns the pointer of the unique instance; singleton specific
 111
 112   return static_cast<AliPHOSGeometry *>( fgGeom ) ;
 113 }
 114
 115 //____________________________________________________________________________
 116 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance(const Text_t* name, const Text_t* title)
 117 {
 118   // Returns the pointer of the unique instance
 119   // Creates it with the specified options (name, title) if it does not exist yet
 120
 121   AliPHOSGeometry * rv = 0  ;
 122   if ( fgGeom == 0 ) {
 123     if ( strcmp(name,"") == 0 )
 124       rv = 0 ;
 125     else {
 126       fgGeom = new AliPHOSGeometry(name, title) ;
 127       if ( fgInit )
 128         rv = (AliPHOSGeometry * ) fgGeom ;
 129       else {
 130         rv = 0 ;
 131         delete fgGeom ;
 132         fgGeom = 0 ;
 133       }
 134     }
 135   }
 136   else {
 137     if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 )
 138       ::Error("GetInstance", "Current geometry is %s. You cannot call %s", fgGeom->GetName(), name) ;
 139     else
 140       rv = (AliPHOSGeometry *) fgGeom ;
 141   }
 142   return rv ;
 143 }
 144
 145 //____________________________________________________________________________
 146 void AliPHOSGeometry::SetPHOSAngles()
 147 {
 148   // Calculates the position of the PHOS modules in ALICE global coordinate system
 149
 150   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 151   Float_t pphi =  2 * TMath::ATan( GetOuterBoxSize(0)  / ( 2.0 * GetIPtoUpperCPVsurface() ) ) ;
 152   pphi *= kRADDEG ;
 153   if (pphi > fAngle){
 154     Error("SetPHOSAngles", "PHOS modules overlap!\n pphi = %f fAngle = %f", pphi, fAngle);
 155
 156   }
 157   pphi = fAngle;
 158
 159   for( Int_t i = 1; i <= fNModules ; i++ ) {
 160     Float_t angle = pphi * ( i - fNModules / 2.0 - 0.5 ) ;
 161     fPHOSAngle[i-1] = -  angle ;
 162   }
 163 }
 164
 165 //____________________________________________________________________________
 166 Bool_t AliPHOSGeometry::AbsToRelNumbering(const Int_t AbsId, Int_t * relid) const
 167 {
 168   // Converts the absolute numbering into the following array/
 169   //  relid[0] = PHOS Module number 1:fNModules
 170   //  relid[1] = 0 if PbW04
 171   //           = -1 if CPV
 172   //  relid[2] = Row number inside a PHOS module
 173   //  relid[3] = Column number inside a PHOS module
 174
 175   Bool_t rv  = kTRUE ;
 176   Float_t id = AbsId ;
 177
 178   Int_t phosmodulenumber = (Int_t)TMath:: Ceil( id / GetNCristalsInModule() ) ;
 179
 180   if ( phosmodulenumber >  GetNModules() ) { // it is a CPV pad
 181
 182     id -=  GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules() ;
 183     Float_t nCPV  = GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ() ;
 184     relid[0] = (Int_t) TMath::Ceil( id / nCPV ) ;
 185     relid[1] = -1 ;
 186     id -= ( relid[0] - 1 ) * nCPV ;
 187     relid[2] = (Int_t) TMath::Ceil( id / GetNumberOfCPVPadsZ() ) ;
 188     relid[3] = (Int_t) ( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ() ) ;
 189   }
 190   else { // it is a PW04 crystal
 191
 192     relid[0] = phosmodulenumber ;
 193     relid[1] = 0 ;
 194     id -= ( phosmodulenumber - 1 ) *  GetNPhi() * GetNZ() ;
 195     relid[2] = (Int_t)TMath::Ceil( id / GetNZ() )  ;
 196     relid[3] = (Int_t)( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNZ() ) ;
 197   }
 198   return rv ;
 199 }
 200
 201 //____________________________________________________________________________
 202 void AliPHOSGeometry::EmcModuleCoverage(const Int_t mod, Double_t & tm, Double_t & tM, Double_t & pm, Double_t & pM, Option_t * opt) const
 203 {
 204   // calculates the angular coverage in theta and phi of one EMC (=PHOS) module
 205
 206  Double_t conv ;
 207   if ( opt == Radian() )
 208     conv = 1. ;
 209   else if ( opt == Degre() )
 210     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 211   else {
 212     Warning("EmcModuleCoverage", "%s unknown option; result in radian", opt) ;
 213     conv = 1. ;
 214       }
 215
 216   Float_t phi = GetPHOSAngle(mod) *  (TMath::Pi() / 180.)  ;
 217   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ;
 218   Float_t * strip = fGeometryEMCA->GetStripHalfSize() ;
 219   Float_t x0  = fGeometryEMCA->GetNStripX()*strip[0] ;
 220   Float_t z0  = fGeometryEMCA->GetNStripZ()*strip[2] ;
 221   Double_t angle = TMath::ATan( x0 / y0 ) ;
 222   phi = phi + 1.5 * TMath::Pi() ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is between 220 and 320 deg.)
 223   Double_t max  = phi - angle ;
 224   Double_t min   = phi + angle ;
 225   pM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 226   pm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 227
 228   angle =  TMath::ATan( z0 /  y0 ) ;
 229   max  = TMath::Pi() / 2.  + angle ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is at 90 deg.)
 230   min  = TMath::Pi() / 2.  - angle ;
 231   tM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 232   tm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 233
 234 }
 235
 236 //____________________________________________________________________________
 237 void AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage(Double_t & theta, Double_t & phi, Option_t * opt) const
 238 {
 239   // calculates the angular coverage in theta and phi of a single crystal in a EMC(=PHOS) module
 240
 241   Double_t conv ;
 242   if ( opt == Radian() )
 243     conv = 1. ;
 244   else if ( opt == Degre() )
 245     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 246   else {
 247     Warning("EmcXtalCoverage", "%s unknown option; result in radian", opt) ;
 248     conv = 1. ;
 249       }
 250
 251   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ;
 252   theta = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(2) / (2 * y0) ) * conv ;
 253   phi   = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(0) / (2 * y0) ) * conv ;
 254 }
 255
 256
 257 //____________________________________________________________________________
 258 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos, TMatrix & gmat) const
 259 {
 260   // Calculates the coordinates of a RecPoint and the error matrix in the ALICE global coordinate system
 261
 262   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 263   TVector3 localposition ;
 264
 265   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 266
 267
 268   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 269     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()) ;
 270
 271     }
 272   else
 273     { // it is a CPV
 274       gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ;
 275     }
 276
 277   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 278   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 279   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 280
 281   TRotation rot ;
 282   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 283
 284   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 285   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 286   gmat = 0;             // Not implemented yet
 287
 288 }
 289
 290 //____________________________________________________________________________
 291 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos) const
 292 {
 293   // Calculates the coordinates of a RecPoint in the ALICE global coordinate system
 294
 295   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 296   TVector3 localposition ;
 297   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 298
 299
 300   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 301     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()  ) ;
 302     }
 303   else
 304     { // it is a CPV
 305           gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ;
 306     }
 307
 308   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 309   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 310   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 311
 312   TRotation rot ;
 313   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 314
 315   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 316   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 317 }
 318
 319 //____________________________________________________________________________
 320 void AliPHOSGeometry::ImpactOnEmc(const Double_t theta, const Double_t phi, Int_t & ModuleNumber, Double_t & z, Double_t & x) const
 321 {
 322   // calculates the impact coordinates on PHOS of a neutral particle
 323   // emitted in the direction theta and phi in the ALICE global coordinate system
 324
 325   // searches for the PHOS EMC module
 326   ModuleNumber = 0 ;
 327   Double_t tm, tM, pm, pM ;
 328   Int_t index = 1 ;
 329   while ( ModuleNumber == 0 && index <= GetNModules() ) {
 330     EmcModuleCoverage(index, tm, tM, pm, pM) ;
 331     if ( (theta >= tm && theta <= tM) && (phi >= pm && phi <= pM ) )
 332       ModuleNumber = index ;
 333     index++ ;
 334   }
 335   if ( ModuleNumber != 0 ) {
 336     Float_t phi0 =  GetPHOSAngle(ModuleNumber) *  (TMath::Pi() / 180.) + 1.5 * TMath::Pi()  ;
 337     Float_t y0  =  GetIPtoCrystalSurface()  ;
 338     Double_t angle = phi - phi0;
 339     x = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 340     angle = theta - TMath::Pi() / 2 ;
 341     z = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 342   }
 343 }
 344
 345 Bool_t  AliPHOSGeometry::Impact(const TParticle * particle) const
 346 {
 347   Bool_t In=kFALSE;
 348   Int_t ModuleNumber=0;
 349   Double_t z,x;
 350   ImpactOnEmc(particle->Theta(),particle->Phi(),ModuleNumber,z,x);
 351   if(ModuleNumber) In=kTRUE;
 352   else In=kFALSE;
 353   return In;
 354 }
 355
 356 //____________________________________________________________________________
 357 Bool_t AliPHOSGeometry::RelToAbsNumbering(const Int_t * relid, Int_t &  AbsId) const
 358 {
 359   // Converts the relative numbering into the absolute numbering
 360   // EMCA crystals:
 361   //  AbsId = from 1 to fNModules * fNPhi * fNZ
 362   // CPV pad:
 363   //  AbsId = from N(total PHOS crystals) + 1
 364   //          to NCPVModules * fNumberOfCPVPadsPhi * fNumberOfCPVPadsZ
 365
 366   Bool_t rv = kTRUE ;
 367
 368   if ( relid[1] ==  0 ) {                            // it is a Phos crystal
 369     AbsId =
 370       ( relid[0] - 1 ) * GetNPhi() * GetNZ()         // the offset of PHOS modules
 371       + ( relid[2] - 1 ) * GetNZ()                   // the offset along phi
 372       +   relid[3] ;                                 // the offset along z
 373   }
 374   else { // it is a CPV pad
 375     AbsId =    GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules()         // the offset to separate EMCA crystals from CPV pads
 376       + ( relid[0] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ()   // the pads offset of PHOS modules
 377       + ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ()                             // the pads offset of a CPV row
 378       +   relid[3] ;                                                         // the column number
 379   }
 380
 381   return rv ;
 382 }
 383
 384 //____________________________________________________________________________
 385
 386 void AliPHOSGeometry::RelPosInAlice(const Int_t id, TVector3 & pos ) const
 387 {
 388   // Converts the absolute numbering into the global ALICE coordinate system
 389
 390
 391     Int_t relid[4] ;
 392
 393     AbsToRelNumbering(id , relid) ;
 394
 395     Int_t phosmodule = relid[0] ;
 396
 397     Float_t y0 = 0 ;
 398
 399     if ( relid[1] == 0 )  // it is a PbW04 crystal
 400       y0 =  - GetIPtoCrystalSurface() ;
 401     else
 402       y0 =  - GetIPtoUpperCPVsurface() ;
 403
 404     Float_t x, z ;
 405     RelPosInModule(relid, x, z) ;
 406
 407     pos.SetX(x) ;
 408     pos.SetZ(z) ;
 409     pos.SetY(y0) ;
 410
 411     Float_t phi           = GetPHOSAngle( phosmodule) ;
 412     Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 413     Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 414
 415     TRotation rot ;
 416     rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 417
 418     TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 419
 420     pos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 421 }
 422
 423 //____________________________________________________________________________
 424 void AliPHOSGeometry::RelPosInModule(const Int_t * relid, Float_t & x, Float_t & z) const
 425 {
 426   // Converts the relative numbering into the local PHOS-module (x, z) coordinates
 427   // Note: sign of z differs from that in the previous version (Yu.Kharlov, 12 Oct 2000)
 428
 429   Int_t row        = relid[2] ; //offset along x axis
 430   Int_t column     = relid[3] ; //offset along z axis
 431
 432
 433   if ( relid[1] == 0 ) { // its a PbW04 crystal
 434     x = - ( GetNPhi()/2. - row    + 0.5 ) *  GetCellStep() ; // position of Xtal with respect
 435     z =   ( GetNZ()  /2. - column + 0.5 ) *  GetCellStep() ; // of center of PHOS module
 436   }
 437   else  {
 438     x = - ( GetNumberOfCPVPadsPhi()/2. - row    - 0.5 ) * GetPadSizePhi()  ; // position of pad  with respect
 439     z =   ( GetNumberOfCPVPadsZ()  /2. - column - 0.5 ) * GetPadSizeZ()  ; // of center of PHOS module
 440   }
 441 }