TOF geometry updating (addition of AliTOFGeometry)
[u/mrichter/AliRoot.git] / TOF / AliTOFGeometry.cxx
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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /*
17 $Log$
18 Revision 0.01  2003/12/04 S.Arcelli
19 Revision 0.02  2003/12/10 S.Arcelli:
20         Implement Global methods GetPos & GetDetID 
21 Revision 0.03  2003/12/14 S.Arcelli
22         Set Phi range [-180,180]->[0,360] 
23 */
24
25 #include <stdlib.h>
26 #include <Riostream.h>
27 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
28 //                                                                           //
29 //  TOF Geometry class                                                       //
30 //                                                                           //
31 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
32
33 #include "AliConst.h"
34 #include "AliTOFGeometry.h"
35
36 ClassImp(AliTOFGeometry)
37
38 //_____________________________________________________________________________
39 AliTOFGeometry::AliTOFGeometry()
40 {
41   //
42   // AliTOFGeometry default constructor
43   //
44   Init();
45
46 }
47
48 //_____________________________________________________________________________
49 AliTOFGeometry::~AliTOFGeometry()
50 {
51   //
52   // AliTOFGeometry destructor
53   //
54
55 }
56 //_____________________________________________________________________________
57 void AliTOFGeometry::Init()
58 {
59   //
60   // Initialize strip Tilt Angles and Heights
61   //
62   // Strips Tilt Angles
63  
64   const Float_t angles[fgkNPlates][fgkMaxNstrip] ={
65
66  {44.494, 43.725, 42.946, 42.156, 41.357, 40.548, 39.729, 38.899, 
67   38.060, 37.211, 36.353, 35.484, 34.606, 33.719, 32.822, 31.916, 
68   31.001, 30.077, 29.144, 28.202 },
69
70  {26.884, 25.922, 24.952, 23.975, 22.989, 22.320, 21.016, 20.309,
71   19.015, 18.270, 16.989, 16.205, 14.941, 14.117, 12.871, 12.008,
72   10.784, 9.8807, 8.681, 0.0 },
73
74  { 7.5835, 6.4124, 5.4058, 4.2809, 3.2448,  2.1424, 1.078, -0., -1.078, 
75   -2.1424, -3.2448, -4.2809, -5.4058, -6.4124, -7.5835, 0.0, 0.0, 0.0,
76   0.0, 0.0 },
77   
78  {-8.681, -9.8807, -10.784, -12.008, -12.871, -14.117, -14.941, -16.205,
79   -16.989, -18.27, -19.015, -20.309, -21.016, -22.32, -22.989,
80    -23.975, -24.952, -25.922, -26.884, 0. },
81   
82  {-28.202, -29.144, -30.077, -31.001, -31.916, -32.822, -33.719, -34.606,
83   -35.484, -36.353, -37.211, -38.06, -38.899, -39.729, -40.548,
84    -41.357, -42.156, -42.946, -43.725, -44.494 }};
85
86
87   //Strips Heights
88
89    const Float_t heights[fgkNPlates][fgkMaxNstrip]= {
90
91   {-5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5,
92    -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5 },
93   
94   {-6.3, -7.1, -7.9, -8.7, -9.5, -3, -9.5,   -3, -9.5,   -3, 
95    -9.5, -3.0, -9.5, -3.0, -9.5, -3, -9.5,   -3,   -9 , 0.},
96   
97   {  -3,   -9, -4.5,   -9, -4.5,     -9, -4.5,   -9, -4.5,   -9, 
98      -4.5,   -9, -4.5,   -9,   -3,   0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 },
99   
100   {  -9,   -3, -9.5,   -3, -9.5, -3, -9.5,   -3, -9.5,   -3, -9.5,
101      -3, -9.5,   -3, -9.5,  -8.7, -7.9, -7.1, -6.3, 0. },
102   
103   {-5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5,
104    -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5 }};
105
106
107    // Deposit in fAngles, fHeights
108
109   for (Int_t iplate = 0; iplate < fgkNPlates; iplate++) {
110     for (Int_t istrip = 0; istrip < fgkMaxNstrip; istrip++) {
111       fAngles[iplate][istrip]   = angles[iplate][istrip];
112       fHeights[iplate][istrip]  = heights[iplate][istrip];
113     }
114   }
115
116   fPhiSec   = 360./fgkNSectors;
117 }
118
119 //_____________________________________________________________________________
120 void AliTOFGeometry::GetPos(Int_t *det, Float_t *pos) 
121 {
122 //
123 // Returns space point coor (x,y,z) (cm)  for Detector 
124 // Indices  (iSect,iPlate,iStrip,iPadX,iPadZ) 
125 //
126
127   pos[0]=GetX(det);  
128   pos[1]=GetY(det);  
129   pos[2]=GetZ(det);
130   
131 }
132 //_____________________________________________________________________________
133 void AliTOFGeometry::GetDetID( Float_t *pos, Int_t *det) 
134 {
135  //
136  // Returns Detector Indices (iSect,iPlate,iStrip,iPadX,iPadZ) 
137  // space point coor (x,y,z) (cm)  
138
139
140   det[0]=GetSector(pos);  
141   det[1]=GetPlate(pos);  
142   det[2]=GetStrip(pos);
143   det[3]=GetPadZ(pos);
144   det[4]=GetPadX(pos);
145   
146 }
147 //_____________________________________________________________________________
148 Float_t AliTOFGeometry::GetX(Int_t *det) 
149 {
150   //
151   // Returns X coordinate (cm)
152   //
153
154   Int_t isector = det[0];
155   Int_t iplate  = det[1];
156   Int_t istrip  = det[2];
157   Int_t ipadz   = det[3];
158   Int_t ipadx   = det[4];
159
160   // Find out distance d on the plane wrt median phi:
161   Float_t d = (ipadx+0.5)*fgkXPad-(fgkNpadX*fgkXPad)*0.5;
162
163   // The radius r in xy plane:
164   Float_t r = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip]+
165     (ipadz-0.5)*fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg)-0.25;
166
167   // local azimuthal angle in the sector philoc
168   Float_t philoc   = TMath:: ATan(d/r);
169
170   // azimuthal angle in the global frame  phi
171   Float_t phi      = philoc*kRaddeg+(isector+0.5 )*fPhiSec;                    
172
173   Float_t xCoor    = r/TMath::Cos(philoc)*TMath::Cos(phi/kRaddeg);
174   return xCoor;
175
176 }
177 //_____________________________________________________________________________
178 Float_t AliTOFGeometry::GetY(Int_t *det) 
179 {
180   //
181   // Returns Y coordinate (cm)
182   //
183
184   Int_t isector = det[0];
185   Int_t iplate  = det[1];
186   Int_t istrip  = det[2];
187   Int_t ipadz   = det[3];
188   Int_t ipadx   = det[4];
189
190   // Find out distance d on the plane wrt median phi:
191   Float_t d = (ipadx+0.5)*fgkXPad-(fgkNpadX*fgkXPad)*0.5;
192
193   // The radius r in xy plane:
194   Float_t r = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip]+
195     (ipadz-0.5)*fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg)-0.25;
196
197   // local azimuthal angle in the sector philoc
198   Float_t philoc   = TMath:: ATan(d/r);
199
200   // azimuthal angle in the global frame  phi
201   Float_t phi      = philoc*kRaddeg+(isector+0.5 )*fPhiSec;                    
202
203   Float_t yCoor    = r/TMath::Cos(philoc)*TMath::Sin(phi/kRaddeg);
204   return yCoor;
205
206 }
207
208 //_____________________________________________________________________________
209 Float_t AliTOFGeometry::GetZ(Int_t *det) 
210 {
211   //
212   // Returns Z coordinate (cm)
213   //
214   
215   Int_t iplate  = det[1];
216   Int_t istrip  = det[2];
217   Int_t ipadz   = det[3];
218   
219   
220   // The radius r in xy plane:
221   Float_t r = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip];
222
223   Float_t zCoor = r*TMath::Tan(0.5*TMath::Pi()-GetStripTheta(iplate, istrip))-
224          (ipadz-0.5)*fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg);
225   return zCoor;
226
227 }
228 //_____________________________________________________________________________
229 Int_t AliTOFGeometry::GetSector(Float_t *pos) 
230 {
231   //
232   // Returns the Sector index 
233   //
234
235   Int_t   iSect = -1; 
236
237   Float_t x = pos[0];
238   Float_t y = pos[1];
239
240   Float_t phi     =  TMath::ATan2(y,x); 
241   if(phi<0.) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
242   iSect  = (Int_t) (phi*kRaddeg/fPhiSec);
243
244   return iSect;
245
246 }
247 //_____________________________________________________________________________
248 Int_t AliTOFGeometry::GetPadX(Float_t *pos) 
249 {
250   //
251   // Returns the Pad index along X 
252   //
253
254   Int_t iPadX  = -1;
255
256   Float_t x = pos[0];
257   Float_t y = pos[1];
258   Float_t z = pos[2];
259
260   Int_t isector = GetSector(pos);
261   if(isector == -1){  
262     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
263     return iPadX;}
264   Int_t iplate =  GetPlate(pos);
265   if(iplate == -1){  
266     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
267     return iPadX;} 
268   Int_t istrip =  GetStrip(pos);
269   if(istrip == -1){  
270     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
271     return iPadX;}
272
273
274   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
275   Float_t phi =  TMath::ATan2(y,x);     
276   if(phi<0.) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
277  
278   // Get the local angle in the sector philoc
279   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
280   philoc*=TMath::Pi()/180.;
281   // theta projected on the median of the sector
282   Float_t theta = TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
283   // The radius r in xy plane:
284   Float_t r   = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip]+
285                (theta-GetStripTheta(iplate, istrip))/
286     (GetMaxStripTheta(iplate, istrip)-GetMinStripTheta(iplate, istrip))
287    * 2.*fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg)-0.25;
288
289   // Find out distance projected onto the strip plane 
290   Float_t d = (r*TMath::Tan(philoc)+(fgkNpadX*fgkXPad)*0.5);
291
292   iPadX  =  (Int_t) ( d/fgkXPad);  
293   return iPadX;
294
295 }
296 //_____________________________________________________________________________
297 Int_t AliTOFGeometry::GetPlate(Float_t *pos) 
298 {
299   //
300   // Returns the Plate index 
301   //
302   Int_t iPlate=-1;
303
304   Int_t isector = GetSector(pos);
305   if(isector == -1){  
306     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
307     return iPlate;}
308  
309   Float_t x = pos[0];
310   Float_t y = pos[1];
311   Float_t z = pos[2];
312
313   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
314   Float_t phi=TMath::ATan2(y,x);        
315   if(phi<0) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
316   // Get the local angle in the sector philoc
317   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
318   philoc*=TMath::Pi()/180.;
319   // theta projected on the median of the sector
320   Float_t theta=TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
321
322   for (Int_t i=0; i<fgkNPlates; i++){
323     if ( GetMaxPlateTheta(i) >= theta && 
324          GetMinPlateTheta(i) <= theta)iPlate=i;
325   }
326   
327   return iPlate;
328
329 }
330 //_____________________________________________________________________________
331 Int_t AliTOFGeometry::GetStrip(Float_t *pos) 
332 {
333   //
334   // Returns the Strip index 
335   //
336
337   Int_t iStrip=-1;
338
339
340   Int_t isector = GetSector(pos);
341   if(isector == -1){  
342     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
343     return iStrip;}
344   Int_t iplate =  GetPlate(pos);
345   if(iplate == -1){  
346     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
347     return iStrip;} 
348
349
350   Float_t x = pos[0];
351   Float_t y = pos[1];
352   Float_t z = pos[2];
353
354   Int_t nstrips=0;
355   if(iplate==0 || iplate == 4)nstrips=fgkNStripC;
356   if(iplate==1 || iplate == 3)nstrips=fgkNStripB;
357   if(iplate==2)               nstrips=fgkNStripA;
358
359   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
360   Float_t phi=TMath::ATan2(y,x);        
361   if(phi<0) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
362   // Get the local angle in the sector philoc
363   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
364   philoc*=TMath::Pi()/180.;
365   // theta projected on the median of the sector
366   Float_t theta=TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
367
368   for (Int_t istrip=0; istrip<nstrips; istrip++){
369
370     if( 
371        GetMaxStripTheta(iplate,istrip) >= theta 
372        &&  
373        GetMinStripTheta(iplate,istrip) <= theta ) iStrip = istrip;
374    
375   }
376
377   return iStrip;
378 }
379 //_____________________________________________________________________________
380 Int_t AliTOFGeometry::GetPadZ(Float_t *pos) 
381 {
382   //
383   // Returns the Pad index along Z 
384   //
385   Int_t iPadZ = -1;
386
387   Int_t isector = GetSector(pos);
388   if(isector == -1){  
389     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
390     return iPadZ;}
391   Int_t iplate =  GetPlate(pos);
392   if(iplate == -1){  
393     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
394     return iPadZ;} 
395   Int_t istrip =  GetStrip(pos);
396   if(istrip == -1){  
397     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
398     return iPadZ;}
399
400
401   Float_t x = pos[0];
402   Float_t y = pos[1];
403   Float_t z = pos[2];
404
405   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
406   Float_t phi=TMath::ATan2(y,x);        
407   if(phi<0) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
408   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
409   philoc*=TMath::Pi()/180.;
410   Float_t theta=TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
411
412   if (theta >= GetStripTheta(iplate, istrip))iPadZ=1;
413   else iPadZ=0;
414
415   return iPadZ;
416 }
417 //_____________________________________________________________________________
418 Float_t AliTOFGeometry::GetMinPlateTheta(Int_t iPlate) 
419 {
420   //
421   // Returns the minimum theta angle of a given plate iPlate (rad)
422   //
423   
424
425   Int_t index=0;
426
427   Float_t delta =0.;
428   if(iPlate==0)delta = -1. ;
429   if(iPlate==1)delta = -0.5;
430   if(iPlate==3)delta = +0.5;
431   if(iPlate==4)delta = +1. ;
432
433   Float_t z=(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg)+delta;
434   Float_t r=(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][index];
435   z =z+fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
436   r =r-fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
437
438   Float_t thmin = 0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)-fgkDprecMin;
439   return thmin;
440
441 }
442 //_____________________________________________________________________________
443 Float_t AliTOFGeometry::GetMaxPlateTheta(Int_t iPlate) 
444 {
445   //
446   // Returns the maximum theta angle of a given plate iPlate (rad)
447   
448   Int_t index=0;
449   if(iPlate==0 ||iPlate == 4)index=fgkNStripC-1;
450   if(iPlate==1 ||iPlate == 3)index=fgkNStripB-1;
451   if(iPlate==2)              index=fgkNStripA-1;
452
453   Float_t delta =0.;
454   if(iPlate==0)delta = -1. ;
455   if(iPlate==1)delta = -0.5;
456   if(iPlate==3)delta = +0.5;
457   if(iPlate==4)delta = +1. ;
458
459   Float_t z=(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg)+delta;
460   Float_t r=(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][index];
461   z =z-fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
462   r= r+fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
463
464   Float_t thmax    = 0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)+fgkDprecMax;
465   return thmax;
466
467 }
468 //_____________________________________________________________________________
469 Float_t  AliTOFGeometry::GetMaxStripTheta(Int_t iPlate, Int_t iStrip) 
470 {
471   //
472   // Returns the maximum theta angle of a given strip iStrip (rad)
473   //
474   
475
476   Float_t delta =0.;
477   if(iPlate==0)delta = -1. ;
478   if(iPlate==1)delta = -0.5;
479   if(iPlate==3)delta = +0.5;
480   if(iPlate==4)delta = +1. ;
481
482   Float_t r =(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][iStrip];
483   Float_t z =(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg)+delta;
484   z = z-fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
485   r = r+fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
486   Float_t thmax =0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)+fgkDprecMax;
487   return thmax;
488
489 }
490
491 //_____________________________________________________________________________
492 Float_t  AliTOFGeometry::GetMinStripTheta(Int_t iPlate, Int_t iStrip) 
493 {
494   //
495   // Returns the minimum theta angle of a given Strip iStrip (rad)
496   //
497   
498
499   Float_t delta =0.;
500   if(iPlate==0)delta = -1. ;
501   if(iPlate==1)delta = -0.5;
502   if(iPlate==3)delta = +0.5;
503   if(iPlate==4)delta = +1. ;
504
505
506   Float_t r =(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][iStrip];
507   Float_t z =(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg)+delta;
508   z =z+fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
509   r =r-fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
510   Float_t thmin =0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)-fgkDprecMin;
511
512   return thmin;
513
514 }
515
516
517 //_____________________________________________________________________________
518 Float_t  AliTOFGeometry::GetStripTheta(Int_t iPlate, Int_t iStrip) 
519 {
520   //
521   // returns the median theta angle of a given strip iStrip (rad)
522   //
523   
524
525   Float_t delta =0.;
526   if(iPlate==0)delta = -1. ;
527   if(iPlate==1)delta = -0.5;
528   if(iPlate==3)delta = +0.5;
529   if(iPlate==4)delta = +1. ;
530
531   Float_t r =(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][iStrip];
532   Float_t z =(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg)+delta;
533   Float_t theta =0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r);
534   if(iPlate != 2){
535   if(theta > 0.5*TMath::Pi() )theta+=fgkDprecCen;
536   if(theta < 0.5*TMath::Pi() )theta-=fgkDprecCen;
537   }
538   return theta;
539 }
540
541
542