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.              *
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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)
  28
  29 // --- ROOT system ---
  30
  31 #include "TVector3.h"
  32 #include "TRotation.h"
  33
  34 // --- Standard library ---
  35
  36 #include <iostream.h>
  37
  38 // --- AliRoot header files ---
  39
  40 #include "AliPHOSGeometry.h"
  41 #include "AliPHOSPpsdRecPoint.h"
  42 #include "AliConst.h"
  43
  44 ClassImp(AliPHOSGeometry) ;
  45
  46 AliPHOSGeometry * AliPHOSGeometry::fgGeom = 0 ;
  47 Bool_t            AliPHOSGeometry::fgInit = kFALSE ;
  48
  49 //____________________________________________________________________________
  50 AliPHOSGeometry::~AliPHOSGeometry(void)
  51 {
  52   // dtor
  53
  54   if (fRotMatrixArray) fRotMatrixArray->Delete() ;
  55   if (fRotMatrixArray) delete fRotMatrixArray ;
  56   if (fPHOSAngle     ) delete fPHOSAngle ;
  57 //    if (fGeometryEMCA  ) detete fGeometryEMCA;
  58 //    if (fGeometryCPV   ) detete fGeometryCPV ;
  59 }
  60
  61 //____________________________________________________________________________
  62
  63 void AliPHOSGeometry::Init(void)
  64 {
  65   // Initializes the PHOS parameters
  66
  67   if ( ((strcmp( fName, "default" )) == 0) ||
  68        ((strcmp( fName, "GPS2" ))    == 0) ||
  69        ((strcmp( fName, "IHEP" ))    == 0) ) {
  70     fgInit     = kTRUE ;
  71                                              fGeometryEMCA = new AliPHOSEMCAGeometry();
  72     if ( ((strcmp( fName, "GPS2" ))  == 0) ) fGeometryCPV  = new AliPHOSPPSDGeometry();
  73     if ( ((strcmp( fName, "IHEP" ))  == 0) ) fGeometryCPV  = new AliPHOSCPVGeometry ();
  74     fNModules = 5;
  75     fPHOSAngle = new Float_t[fNModules] ;
  76     Int_t index ;
  77     for ( index = 0; index < fNModules; index++ )
  78     fPHOSAngle[index] = 0.0 ; // Module position angles are set in CreateGeometry()
  79
  80     this->SetPHOSAngles() ;
  81     fRotMatrixArray = new TObjArray(fNModules) ;
  82   }
  83  else {
  84    fgInit = kFALSE ;
  85    cout << "PHOS Geometry setup: option not defined " << fName << endl ;
  86  }
  87 }
  88
  89 //____________________________________________________________________________
  90 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance()
  91 {
  92   // Returns the pointer of the unique instance
  93   return (AliPHOSGeometry *) fgGeom ;
  94 }
  95
  96 //____________________________________________________________________________
  97 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance(const Text_t* name, const Text_t* title)
  98 {
  99   // Returns the pointer of the unique instance
 100   AliPHOSGeometry * rv = 0  ;
 101   if ( fgGeom == 0 ) {
 102     if ( strcmp(name,"") == 0 )
 103       rv = 0 ;
 104     else {
 105       fgGeom = new AliPHOSGeometry(name, title) ;
 106       if ( fgInit )
 107         rv = (AliPHOSGeometry * ) fgGeom ;
 108       else {
 109         rv = 0 ;
 110         delete fgGeom ;
 111         fgGeom = 0 ;
 112       }
 113     }
 114   }
 115   else {
 116     if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 117       cout << "AliPHOSGeometry <E> : current geometry is " << fgGeom->GetName() << endl
 118            << "                      you cannot call     " << name << endl ;
 119     }
 120     else
 121       rv = (AliPHOSGeometry *) fgGeom ;
 122   }
 123   return rv ;
 124 }
 125
 126 //____________________________________________________________________________
 127 void AliPHOSGeometry::SetPHOSAngles()
 128 {
 129   // Calculates the position in ALICE of the PHOS modules
 130
 131   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 132   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetOuterBoxSize(0)  / ( 2.0 * GetIPtoOuterCoverDistance() ) ) ;
 133   pphi *= kRADDEG ;
 134
 135   for( Int_t i = 1; i <= fNModules ; i++ ) {
 136     Float_t angle = pphi * 2 * ( i - fNModules / 2.0 - 0.5 ) ;
 137     fPHOSAngle[i-1] = -  angle ;
 138   }
 139 }
 140
 141 //____________________________________________________________________________
 142 Bool_t AliPHOSGeometry::AbsToRelNumbering(const Int_t AbsId, Int_t * relid)
 143 {
 144   // Converts the absolute numbering into the following array/
 145   //  relid[0] = PHOS Module number 1:fNModules
 146   //  relid[1] = 0 if PbW04
 147   //           = PPSD Module number 1:fNumberOfModulesPhi*fNumberOfModulesZ*2 (2->up and bottom level)
 148   //  relid[2] = Row number inside a PHOS or PPSD module
 149   //  relid[3] = Column number inside a PHOS or PPSD module
 150
 151   Bool_t rv  = kTRUE ;
 152   Float_t id = AbsId ;
 153
 154   Int_t phosmodulenumber = (Int_t)TMath:: Ceil( id / ( GetNPhi() * GetNZ() ) ) ;
 155
 156   if ( phosmodulenumber >  GetNModules() ) { // it is a PPSD or CPV pad
 157
 158     if      ( strcmp(fName,"GPS2") == 0 ) {
 159       id -=  GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules() ;
 160       Float_t tempo = 2 *  GetNumberOfModulesPhi() * GetNumberOfModulesZ() *  GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() ;
 161       relid[0] = (Int_t)TMath::Ceil( id / tempo ) ;
 162       id -= ( relid[0] - 1 ) * tempo ;
 163       relid[1] = (Int_t)TMath::Ceil( id / ( GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() ) ) ;
 164       id -= ( relid[1] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() ;
 165       relid[2] = (Int_t)TMath::Ceil( id / GetNumberOfPadsPhi() ) ;
 166       relid[3] = (Int_t) ( id - ( relid[2] - 1 )  * GetNumberOfPadsPhi() ) ;
 167     }
 168     else if ( strcmp(fName,"IHEP") == 0 ) {
 169       id -=  GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules() ;
 170       relid[0] = (Int_t) TMath::Ceil( id / ( GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() ) ) ;
 171       relid[1] = 1 ;
 172       id -= ( relid[0] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ()  ;
 173       relid[2] = (Int_t) TMath::Ceil( id / GetNumberOfPadsZ() ) ;
 174       relid[3] = (Int_t) ( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfPadsZ() ) ;
 175     }
 176   }
 177   else { // its a PW04 crystal
 178
 179     relid[0] = phosmodulenumber ;
 180     relid[1] = 0 ;
 181     id -= ( phosmodulenumber - 1 ) *  GetNPhi() * GetNZ() ;
 182     relid[2] = (Int_t)TMath::Ceil( id / GetNPhi() ) ;
 183     relid[3] = (Int_t)( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNPhi() ) ;
 184   }
 185   return rv ;
 186 }
 187
 188 //____________________________________________________________________________
 189 void AliPHOSGeometry::EmcModuleCoverage(const Int_t mod, Double_t & tm, Double_t & tM, Double_t & pm, Double_t & pM, Option_t * opt)
 190 {
 191   // calculates the angular coverage in theta and phi of a EMC module
 192
 193  Double_t conv ;
 194   if ( opt == Radian() )
 195     conv = 1. ;
 196   else if ( opt == Degre() )
 197     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 198   else {
 199     cout << "<I>  AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage : " << opt << " unknown option; result in radian " << endl ;
 200     conv = 1. ;
 201       }
 202
 203   Float_t phi =  GetPHOSAngle(mod) *  (TMath::Pi() / 180.)  ;
 204   Float_t y0  =  GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness()
 205                   + GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()  ;
 206
 207   Double_t angle = TMath::ATan( GetCrystalSize(0)*GetNPhi() / (2 * y0) ) ;
 208   phi = phi + 1.5 * TMath::Pi() ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is between 230 and 310 deg.)
 209   Double_t max  = phi - angle ;
 210   Double_t min   = phi + angle ;
 211   pM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 212   pm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 213
 214   angle =  TMath::ATan( GetCrystalSize(2)*GetNZ() / (2 * y0) ) ;
 215   max  = TMath::Pi() / 2.  + angle ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is at 90 deg.)
 216   min  = TMath::Pi() / 2.  - angle ;
 217   tM = TMath::Max(max, min) * conv ;
 218   tm = TMath::Min(max, min) * conv ;
 219
 220 }
 221
 222 //____________________________________________________________________________
 223 void AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage(Double_t & theta, Double_t & phi, Option_t * opt)
 224 {
 225   // calculates the angular coverage in theta and phi of a single crystal in a EMC module
 226
 227   Double_t conv ;
 228   if ( opt == Radian() )
 229     conv = 1. ;
 230   else if ( opt == Degre() )
 231     conv = 180. / TMath::Pi() ;
 232   else {
 233     cout << "<I>  AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage : " << opt << " unknown option; result in radian " << endl ;
 234     conv = 1. ;
 235       }
 236
 237   Float_t y0   =  GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness()
 238     + GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()  ;
 239   theta = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(2) / (2 * y0) ) * conv ;
 240   phi   = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(0) / (2 * y0) ) * conv ;
 241 }
 242
 243
 244 //____________________________________________________________________________
 245 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos, TMatrix & gmat) const
 246 {
 247   // Calculates the ALICE global coordinates of a RecPoint and the error matrix
 248
 249   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 250   TVector3 localposition ;
 251
 252   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 253
 254
 255   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 256     {  gpos.SetY( -(GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness() +
 257                     GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()) ) ;
 258
 259     }
 260   else
 261     { // it is a PPSD pad
 262       AliPHOSPpsdRecPoint * tmpPpsd = (AliPHOSPpsdRecPoint *) RecPoint ;
 263       if (tmpPpsd->GetUp() ) // it is an upper module
 264         {
 265           gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() -
 266                        GetLeadToMicro2Gap() - GetLeadConverterThickness() -
 267                        GetMicro1ToLeadGap() - GetMicromegas1Thickness() / 2.0 )  ) ;
 268         }
 269       else // it is a lower module
 270         gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() / 2.0) ) ;
 271     }
 272
 273   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 274   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 275   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 276
 277   TRotation rot ;
 278   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 279
 280   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 281   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 282
 283 }
 284
 285 //____________________________________________________________________________
 286 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos) const
 287 {
 288   // Calculates the ALICE global coordinates of a RecPoint
 289
 290   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;
 291   TVector3 localposition ;
 292   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
 293
 294
 295   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal
 296     {  gpos.SetY( -(GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness() +
 297                     GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()) ) ;
 298     }
 299   else
 300     { // it is a PPSD pad
 301       AliPHOSPpsdRecPoint * tmpPpsd = (AliPHOSPpsdRecPoint *) RecPoint ;
 302       if (tmpPpsd->GetUp() ) // it is an upper module
 303         {
 304           gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() -
 305                        GetLeadToMicro2Gap() - GetLeadConverterThickness() -
 306                        GetMicro1ToLeadGap() - GetMicromegas1Thickness() / 2.0 )  ) ;
 307         }
 308       else // it is a lower module
 309         gpos.SetY(-( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() / 2.0) ) ;
 310     }
 311
 312   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ;
 313   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 314   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 315
 316   TRotation rot ;
 317   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 318
 319   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 320   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 321 }
 322
 323 //____________________________________________________________________________
 324 void AliPHOSGeometry::ImpactOnEmc(const Double_t theta, const Double_t phi, Int_t & ModuleNumber, Double_t & z, Double_t & x)
 325 {
 326   // calculates the impact coordinates of a neutral particle
 327   // emitted in direction theta and phi in ALICE
 328
 329   // searches for the PHOS EMC module
 330   ModuleNumber = 0 ;
 331   Double_t tm, tM, pm, pM ;
 332   Int_t index = 1 ;
 333   while ( ModuleNumber == 0 && index <= GetNModules() ) {
 334     EmcModuleCoverage(index, tm, tM, pm, pM) ;
 335     if ( (theta >= tm && theta <= tM) && (phi >= pm && phi <= pM ) )
 336       ModuleNumber = index ;
 337     index++ ;
 338   }
 339   if ( ModuleNumber != 0 ) {
 340     Float_t phi0 =  GetPHOSAngle(ModuleNumber) *  (TMath::Pi() / 180.) + 1.5 * TMath::Pi()  ;
 341     Float_t y0  =  GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness()
 342       + GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness()  ;
 343     Double_t angle = phi - phi0;
 344     x = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 345     angle = theta - TMath::Pi() / 2 ;
 346     z = y0 * TMath::Tan(angle) ;
 347   }
 348 }
 349
 350 //____________________________________________________________________________
 351 Bool_t AliPHOSGeometry::RelToAbsNumbering(const Int_t * relid, Int_t &  AbsId)
 352 {
 353   // Converts the relative numbering into the absolute numbering
 354   //  AbsId = 1 to fNModules * fNPhi * fNZ                                                                       -> PbWO4
 355   //  AbsId = N(total PHOS crystals) +
 356   //          1 to fNModules * 2 * (fNumberOfModulesPhi * fNumberOfModulesZ) * fNumberOfPadsPhi * fNumberOfPadsZ -> PPSD
 357   //  AbsId = N(total PHOS crystals) +
 358   //          1:fNModules * fNumberOfCPVPadsPhi * fNumberOfCPVPadsZ                                              -> CPV
 359
 360   Bool_t rv = kTRUE ;
 361
 362   if      ( relid[1]  >  0 ) { // it is a PPSD pad
 363     AbsId =    GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules()                          // the offset to separate EMCA crystals from PPSD pads
 364       + ( relid[0] - 1 ) * GetNumberOfModulesPhi() * GetNumberOfModulesZ()   // the pads offset of PHOS modules
 365                          * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ() * 2
 366       + ( relid[1] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ()         // the pads offset of PPSD modules
 367       + ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi()                              // the pads offset of a PPSD row
 368       +   relid[3] ;                                                         // the column number
 369   }
 370
 371   else if ( relid[1] ==  0 ) { // it is a Phos crystal
 372     AbsId =
 373         ( relid[0] - 1 ) * GetNPhi() * GetNZ()                               // the offset of PHOS modules
 374       + ( relid[2] - 1 ) * GetNPhi()                                         // the offset of a xtal row
 375       +   relid[3] ;                                                         // the column number
 376   }
 377
 378   else if ( relid[1] == -1 ) { // it is a CPV pad
 379     AbsId =    GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules()                          // the offset to separate EMCA crystals from CPV pads
 380       + ( relid[0] - 1 ) * GetNumberOfPadsPhi() * GetNumberOfPadsZ()         // the pads offset of PHOS modules
 381       + ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfPadsZ()                                // the pads offset of a CPV row
 382       +   relid[3] ;                                                         // the column number
 383   }
 384
 385   return rv ;
 386 }
 387
 388 //____________________________________________________________________________
 389
 390 void AliPHOSGeometry::RelPosInAlice(const Int_t id, TVector3 & pos )
 391 {
 392   // Converts the absolute numbering into the global ALICE coordinates
 393
 394    if (id > 0) {
 395
 396   Int_t relid[4] ;
 397
 398   AbsToRelNumbering(id , relid) ;
 399
 400   Int_t phosmodule = relid[0] ;
 401
 402   Float_t y0 = 0 ;
 403
 404   if ( relid[1] == 0 ) // it is a PbW04 crystal
 405   {  y0 =  -(GetIPtoOuterCoverDistance() + GetUpperPlateThickness()
 406       + GetSecondUpperPlateThickness() + GetUpperCoolingPlateThickness())  ;
 407   }
 408   if ( relid[1] > 0 ) { // its a PPSD pad
 409     if ( relid[1] >  GetNumberOfModulesPhi() *  GetNumberOfModulesZ() ) // its an bottom module
 410      {
 411        y0 = -( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() / 2.0)  ;
 412      }
 413     else // its an upper module
 414       y0 = -( GetIPtoOuterCoverDistance() - GetMicromegas2Thickness() - GetLeadToMicro2Gap()
 415         -  GetLeadConverterThickness() -  GetMicro1ToLeadGap() - GetMicromegas1Thickness() / 2.0) ;
 416   }
 417
 418   Float_t x, z ;
 419   RelPosInModule(relid, x, z) ;
 420
 421   pos.SetX(x) ;
 422   pos.SetZ(z) ;
 423   pos.SetY( TMath::Sqrt(x*x + z*z + y0*y0) ) ;
 424
 425
 426
 427    Float_t phi           = GetPHOSAngle( phosmodule) ;
 428    Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 429    Float_t rphi          = phi / kRADDEG ;
 430
 431    TRotation rot ;
 432    rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle
 433
 434    TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
 435
 436    pos.Transform(rot) ; // rotate the baby
 437   }
 438   else {
 439  pos.SetX(0.);
 440  pos.SetY(0.);
 441  pos.SetZ(0.);
 442        }
 443 }
 444
 445 //____________________________________________________________________________
 446 void AliPHOSGeometry::RelPosInModule(const Int_t * relid, Float_t & x, Float_t & z)
 447 {
 448   // Converts the relative numbering into the local PHOS-module (x, z) coordinates
 449   // Note: sign of z differs from that in the previous version (Yu.Kharlov, 12 Oct 2000)
 450
 451   Int_t ppsdmodule  ;
 452   Float_t x0,z0;
 453   Int_t row        = relid[2] ; //offset along x axiz
 454   Int_t column     = relid[3] ; //offset along z axiz
 455
 456   Float_t padsizeZ = GetPadSizeZ();
 457   Float_t padsizeX = GetPadSizePhi();
 458
 459   if ( relid[1] == 0 ) { // its a PbW04 crystal
 460     x = - ( GetNPhi()/2. - row    + 0.5 ) *  GetCrystalSize(0) ; // position ox Xtal with respect
 461     z =   ( GetNZ()  /2. - column + 0.5 ) *  GetCrystalSize(2) ; // of center of PHOS module
 462   }
 463   else  {
 464     if ( relid[1] >  GetNumberOfModulesPhi() *  GetNumberOfModulesZ() )
 465       ppsdmodule =  relid[1]-GetNumberOfModulesPhi() *  GetNumberOfModulesZ();
 466     else
 467       ppsdmodule =  relid[1] ;
 468     Int_t modrow = 1+(Int_t)TMath::Ceil( (Float_t)ppsdmodule / GetNumberOfModulesPhi()-1. ) ;
 469     Int_t modcol = ppsdmodule -  ( modrow - 1 ) * GetNumberOfModulesPhi() ;
 470     if ( ((strcmp( fName, "GPS2" ))  == 0) ) {
 471       x0 = (  GetNumberOfModulesPhi() / 2.  - modrow  + 0.5 ) * GetPPSDModuleSize(0) ;
 472       z0 = (  GetNumberOfModulesZ()   / 2.  - modcol  + 0.5 ) * GetPPSDModuleSize(2)  ;
 473     } else {
 474       x0 = 0;
 475       z0 = 0;
 476     }
 477     x = - ( GetNumberOfPadsPhi()/2. - row    - 0.5 ) * padsizeX + x0 ; // position of pad  with respect
 478     z =   ( GetNumberOfPadsZ()  /2. - column - 0.5 ) * padsizeZ - z0 ; // of center of PHOS module
 479   }
 480 }