Warning fix (F. Carminati)
[u/mrichter/AliRoot.git] / TOF / AliTOFGeometry.cxx
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14  **************************************************************************/
15
16 /*
17 $Log$
18 Revision 1.2  2003/12/29 17:26:01  hristov
19 Using enum to initaialize static ints in the header file, the initialization of static floats moved to the implementation file
20
21 Revision 1.1  2003/12/29 15:18:03  decaro
22 TOF geometry updating (addition of AliTOFGeometry)
23
24 Revision 0.01  2003/12/04 S.Arcelli
25 Revision 0.02  2003/12/10 S.Arcelli:
26         Implement Global methods GetPos & GetDetID 
27 Revision 0.03  2003/12/14 S.Arcelli
28         Set Phi range [-180,180]->[0,360] 
29 */
30
31 #include <stdlib.h>
32 #include <Riostream.h>
33 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
34 //                                                                           //
35 //  TOF Geometry class                                                       //
36 //                                                                           //
37 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
38
39 #include "AliConst.h"
40 #include "AliTOFGeometry.h"
41
42 ClassImp(AliTOFGeometry)
43
44 const Int_t AliTOFGeometry::fgkTimeDiff   = 25000;// Min signal separation (ps)
45
46 const Float_t AliTOFGeometry::fgkRmin     = 370.; // Inner radius of the TOF (cm)
47 const Float_t AliTOFGeometry::fgkRmax     = 399;  // Outer radius of the TOF (cm)
48 const Float_t AliTOFGeometry::fgkZlenA    = 106.0;// length (cm) of the A module
49 const Float_t AliTOFGeometry::fgkZlenB    = 141.0;// length (cm) of the B module
50 const Float_t AliTOFGeometry::fgkZlenC    = 177.5;// length (cm) of the C module
51 const Float_t AliTOFGeometry::fgkXPad     = 2.5;  // Pad size in the x direction (cm)
52 const Float_t AliTOFGeometry::fgkZPad     = 3.5;  // Pad size in the z direction (cm)
53 const Float_t AliTOFGeometry::fgkMaxhZtof = 371.5;// Max half z-size of TOF (cm)
54
55
56 const Float_t AliTOFGeometry::fgkSigmaForTail1= 2.;//Sig1 for simulation of TDC tails 
57 const Float_t AliTOFGeometry::fgkSigmaForTail2= 0.5;//Sig2 for simulation of TDC tails
58 const Float_t AliTOFGeometry::fgkSpeedOfLight = 0.299792458;// c (10^9 m/s)
59 const Float_t AliTOFGeometry::fgkPionMass     = 0.13957;// pion mass (Gev/c^2)
60 const Float_t AliTOFGeometry::fgkKaonMass     = 0.49368;// kaon mass (Gev/c^2)
61 const Float_t AliTOFGeometry::fgkProtonMass   = 0.93827;// proton mass (Gev/c^2)
62 const Float_t AliTOFGeometry::fgkElectronMass = 0.00051;// electron mass (Gev/c^2)
63 const Float_t AliTOFGeometry::fgkMuonMass     = 0.10566;// muon mass (Gev/c^2)
64
65
66 const Float_t AliTOFGeometry::fgkDprecMin = 0.0000075;//num.prec.tolerance on Thmin 
67 const Float_t AliTOFGeometry::fgkDprecMax = 0.0000100;//num.prec.tolerance on Thma 
68 const Float_t AliTOFGeometry::fgkDprecCen = 0.0000005;//num.prec.tolerance on <Theta> 
69
70 //_____________________________________________________________________________
71 AliTOFGeometry::AliTOFGeometry()
72 {
73   //
74   // AliTOFGeometry default constructor
75   //
76   Init();
77
78 }
79
80 //_____________________________________________________________________________
81 AliTOFGeometry::~AliTOFGeometry()
82 {
83   //
84   // AliTOFGeometry destructor
85   //
86
87 }
88 //_____________________________________________________________________________
89 void AliTOFGeometry::Init()
90 {
91   //
92   // Initialize strip Tilt Angles and Heights
93   //
94   // Strips Tilt Angles
95  
96   const Float_t angles[fgkNPlates][fgkMaxNstrip] ={
97
98  {44.494, 43.725, 42.946, 42.156, 41.357, 40.548, 39.729, 38.899, 
99   38.060, 37.211, 36.353, 35.484, 34.606, 33.719, 32.822, 31.916, 
100   31.001, 30.077, 29.144, 28.202 },
101
102  {26.884, 25.922, 24.952, 23.975, 22.989, 22.320, 21.016, 20.309,
103   19.015, 18.270, 16.989, 16.205, 14.941, 14.117, 12.871, 12.008,
104   10.784, 9.8807, 8.681, 0.0 },
105
106  { 7.5835, 6.4124, 5.4058, 4.2809, 3.2448,  2.1424, 1.078, -0., -1.078, 
107   -2.1424, -3.2448, -4.2809, -5.4058, -6.4124, -7.5835, 0.0, 0.0, 0.0,
108   0.0, 0.0 },
109   
110  {-8.681, -9.8807, -10.784, -12.008, -12.871, -14.117, -14.941, -16.205,
111   -16.989, -18.27, -19.015, -20.309, -21.016, -22.32, -22.989,
112    -23.975, -24.952, -25.922, -26.884, 0. },
113   
114  {-28.202, -29.144, -30.077, -31.001, -31.916, -32.822, -33.719, -34.606,
115   -35.484, -36.353, -37.211, -38.06, -38.899, -39.729, -40.548,
116    -41.357, -42.156, -42.946, -43.725, -44.494 }};
117
118
119   //Strips Heights
120
121    const Float_t heights[fgkNPlates][fgkMaxNstrip]= {
122
123   {-5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5,
124    -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5 },
125   
126   {-6.3, -7.1, -7.9, -8.7, -9.5, -3, -9.5,   -3, -9.5,   -3, 
127    -9.5, -3.0, -9.5, -3.0, -9.5, -3, -9.5,   -3,   -9 , 0.},
128   
129   {  -3,   -9, -4.5,   -9, -4.5,     -9, -4.5,   -9, -4.5,   -9, 
130      -4.5,   -9, -4.5,   -9,   -3,   0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 },
131   
132   {  -9,   -3, -9.5,   -3, -9.5, -3, -9.5,   -3, -9.5,   -3, -9.5,
133      -3, -9.5,   -3, -9.5,  -8.7, -7.9, -7.1, -6.3, 0. },
134   
135   {-5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5,
136    -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5, -5.5 }};
137
138
139    // Deposit in fAngles, fHeights
140
141   for (Int_t iplate = 0; iplate < fgkNPlates; iplate++) {
142     for (Int_t istrip = 0; istrip < fgkMaxNstrip; istrip++) {
143       fAngles[iplate][istrip]   = angles[iplate][istrip];
144       fHeights[iplate][istrip]  = heights[iplate][istrip];
145     }
146   }
147
148   fPhiSec   = 360./fgkNSectors;
149 }
150
151 //_____________________________________________________________________________
152 void AliTOFGeometry::GetPos(Int_t *det, Float_t *pos) 
153 {
154 //
155 // Returns space point coor (x,y,z) (cm)  for Detector 
156 // Indices  (iSect,iPlate,iStrip,iPadX,iPadZ) 
157 //
158
159   pos[0]=GetX(det);  
160   pos[1]=GetY(det);  
161   pos[2]=GetZ(det);
162   
163 }
164 //_____________________________________________________________________________
165 void AliTOFGeometry::GetDetID( Float_t *pos, Int_t *det) 
166 {
167  //
168  // Returns Detector Indices (iSect,iPlate,iStrip,iPadX,iPadZ) 
169  // space point coor (x,y,z) (cm)  
170
171
172   det[0]=GetSector(pos);  
173   det[1]=GetPlate(pos);  
174   det[2]=GetStrip(pos);
175   det[3]=GetPadZ(pos);
176   det[4]=GetPadX(pos);
177   
178 }
179 //_____________________________________________________________________________
180 Float_t AliTOFGeometry::GetX(Int_t *det) 
181 {
182   //
183   // Returns X coordinate (cm)
184   //
185
186   Int_t isector = det[0];
187   Int_t iplate  = det[1];
188   Int_t istrip  = det[2];
189   Int_t ipadz   = det[3];
190   Int_t ipadx   = det[4];
191
192   // Find out distance d on the plane wrt median phi:
193   Float_t d = (ipadx+0.5)*fgkXPad-(fgkNpadX*fgkXPad)*0.5;
194
195   // The radius r in xy plane:
196   Float_t r = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip]+
197     (ipadz-0.5)*fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg)-0.25;
198
199   // local azimuthal angle in the sector philoc
200   Float_t philoc   = TMath:: ATan(d/r);
201
202   // azimuthal angle in the global frame  phi
203   Float_t phi      = philoc*kRaddeg+(isector+0.5 )*fPhiSec;                    
204
205   Float_t xCoor    = r/TMath::Cos(philoc)*TMath::Cos(phi/kRaddeg);
206   return xCoor;
207
208 }
209 //_____________________________________________________________________________
210 Float_t AliTOFGeometry::GetY(Int_t *det) 
211 {
212   //
213   // Returns Y coordinate (cm)
214   //
215
216   Int_t isector = det[0];
217   Int_t iplate  = det[1];
218   Int_t istrip  = det[2];
219   Int_t ipadz   = det[3];
220   Int_t ipadx   = det[4];
221
222   // Find out distance d on the plane wrt median phi:
223   Float_t d = (ipadx+0.5)*fgkXPad-(fgkNpadX*fgkXPad)*0.5;
224
225   // The radius r in xy plane:
226   Float_t r = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip]+
227     (ipadz-0.5)*fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg)-0.25;
228
229   // local azimuthal angle in the sector philoc
230   Float_t philoc   = TMath:: ATan(d/r);
231
232   // azimuthal angle in the global frame  phi
233   Float_t phi      = philoc*kRaddeg+(isector+0.5 )*fPhiSec;                    
234
235   Float_t yCoor    = r/TMath::Cos(philoc)*TMath::Sin(phi/kRaddeg);
236   return yCoor;
237
238 }
239
240 //_____________________________________________________________________________
241 Float_t AliTOFGeometry::GetZ(Int_t *det) 
242 {
243   //
244   // Returns Z coordinate (cm)
245   //
246   
247   Int_t iplate  = det[1];
248   Int_t istrip  = det[2];
249   Int_t ipadz   = det[3];
250   
251   
252   // The radius r in xy plane:
253   Float_t r = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip];
254
255   Float_t zCoor = r*TMath::Tan(0.5*TMath::Pi()-GetStripTheta(iplate, istrip))-
256          (ipadz-0.5)*fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg);
257   return zCoor;
258
259 }
260 //_____________________________________________________________________________
261 Int_t AliTOFGeometry::GetSector(Float_t *pos) 
262 {
263   //
264   // Returns the Sector index 
265   //
266
267   Int_t   iSect = -1; 
268
269   Float_t x = pos[0];
270   Float_t y = pos[1];
271
272   Float_t phi     =  TMath::ATan2(y,x); 
273   if(phi<0.) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
274   iSect  = (Int_t) (phi*kRaddeg/fPhiSec);
275
276   return iSect;
277
278 }
279 //_____________________________________________________________________________
280 Int_t AliTOFGeometry::GetPadX(Float_t *pos) 
281 {
282   //
283   // Returns the Pad index along X 
284   //
285
286   Int_t iPadX  = -1;
287
288   Float_t x = pos[0];
289   Float_t y = pos[1];
290   Float_t z = pos[2];
291
292   Int_t isector = GetSector(pos);
293   if(isector == -1){  
294     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
295     return iPadX;}
296   Int_t iplate =  GetPlate(pos);
297   if(iplate == -1){  
298     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
299     return iPadX;} 
300   Int_t istrip =  GetStrip(pos);
301   if(istrip == -1){  
302     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
303     return iPadX;}
304
305
306   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
307   Float_t phi =  TMath::ATan2(y,x);     
308   if(phi<0.) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
309  
310   // Get the local angle in the sector philoc
311   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
312   philoc*=TMath::Pi()/180.;
313   // theta projected on the median of the sector
314   Float_t theta = TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
315   // The radius r in xy plane:
316   Float_t r   = (fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iplate][istrip]+
317                (theta-GetStripTheta(iplate, istrip))/
318     (GetMaxStripTheta(iplate, istrip)-GetMinStripTheta(iplate, istrip))
319    * 2.*fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iplate][istrip]/kRaddeg)-0.25;
320
321   // Find out distance projected onto the strip plane 
322   Float_t d = (r*TMath::Tan(philoc)+(fgkNpadX*fgkXPad)*0.5);
323
324   iPadX  =  (Int_t) ( d/fgkXPad);  
325   return iPadX;
326
327 }
328 //_____________________________________________________________________________
329 Int_t AliTOFGeometry::GetPlate(Float_t *pos) 
330 {
331   //
332   // Returns the Plate index 
333   //
334   Int_t iPlate=-1;
335
336   Int_t isector = GetSector(pos);
337   if(isector == -1){  
338     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
339     return iPlate;}
340  
341   Float_t x = pos[0];
342   Float_t y = pos[1];
343   Float_t z = pos[2];
344
345   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
346   Float_t phi=TMath::ATan2(y,x);        
347   if(phi<0) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
348   // Get the local angle in the sector philoc
349   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
350   philoc*=TMath::Pi()/180.;
351   // theta projected on the median of the sector
352   Float_t theta=TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
353
354   for (Int_t i=0; i<fgkNPlates; i++){
355     if ( GetMaxPlateTheta(i) >= theta && 
356          GetMinPlateTheta(i) <= theta)iPlate=i;
357   }
358   
359   return iPlate;
360
361 }
362 //_____________________________________________________________________________
363 Int_t AliTOFGeometry::GetStrip(Float_t *pos) 
364 {
365   //
366   // Returns the Strip index 
367   //
368
369   Int_t iStrip=-1;
370
371
372   Int_t isector = GetSector(pos);
373   if(isector == -1){  
374     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
375     return iStrip;}
376   Int_t iplate =  GetPlate(pos);
377   if(iplate == -1){  
378     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
379     return iStrip;} 
380
381
382   Float_t x = pos[0];
383   Float_t y = pos[1];
384   Float_t z = pos[2];
385
386   Int_t nstrips=0;
387   if(iplate==0 || iplate == 4)nstrips=fgkNStripC;
388   if(iplate==1 || iplate == 3)nstrips=fgkNStripB;
389   if(iplate==2)               nstrips=fgkNStripA;
390
391   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
392   Float_t phi=TMath::ATan2(y,x);        
393   if(phi<0) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
394   // Get the local angle in the sector philoc
395   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
396   philoc*=TMath::Pi()/180.;
397   // theta projected on the median of the sector
398   Float_t theta=TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
399
400   for (Int_t istrip=0; istrip<nstrips; istrip++){
401
402     if( 
403        GetMaxStripTheta(iplate,istrip) >= theta 
404        &&  
405        GetMinStripTheta(iplate,istrip) <= theta ) iStrip = istrip;
406    
407   }
408
409   return iStrip;
410 }
411 //_____________________________________________________________________________
412 Int_t AliTOFGeometry::GetPadZ(Float_t *pos) 
413 {
414   //
415   // Returns the Pad index along Z 
416   //
417   Int_t iPadZ = -1;
418
419   Int_t isector = GetSector(pos);
420   if(isector == -1){  
421     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
422     return iPadZ;}
423   Int_t iplate =  GetPlate(pos);
424   if(iplate == -1){  
425     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
426     return iPadZ;} 
427   Int_t istrip =  GetStrip(pos);
428   if(istrip == -1){  
429     cout << "Detector Index could not be determined" << endl;
430     return iPadZ;}
431
432
433   Float_t x = pos[0];
434   Float_t y = pos[1];
435   Float_t z = pos[2];
436
437   Float_t rho=TMath::Sqrt(x*x+y*y);
438   Float_t phi=TMath::ATan2(y,x);        
439   if(phi<0) phi=2.*TMath::Pi()+phi;
440   Float_t philoc   = phi*kRaddeg-(isector+0.5)*fPhiSec;
441   philoc*=TMath::Pi()/180.;
442   Float_t theta=TMath::ATan2(rho*TMath::Cos(philoc),z);
443
444   if (theta >= GetStripTheta(iplate, istrip))iPadZ=1;
445   else iPadZ=0;
446
447   return iPadZ;
448 }
449 //_____________________________________________________________________________
450 Float_t AliTOFGeometry::GetMinPlateTheta(Int_t iPlate) 
451 {
452   //
453   // Returns the minimum theta angle of a given plate iPlate (rad)
454   //
455   
456
457   Int_t index=0;
458
459   Float_t delta =0.;
460   if(iPlate==0)delta = -1. ;
461   if(iPlate==1)delta = -0.5;
462   if(iPlate==3)delta = +0.5;
463   if(iPlate==4)delta = +1. ;
464
465   Float_t z=(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg)+delta;
466   Float_t r=(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][index];
467   z =z+fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
468   r =r-fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
469
470   Float_t thmin = 0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)-fgkDprecMin;
471   return thmin;
472
473 }
474 //_____________________________________________________________________________
475 Float_t AliTOFGeometry::GetMaxPlateTheta(Int_t iPlate) 
476 {
477   //
478   // Returns the maximum theta angle of a given plate iPlate (rad)
479   
480   Int_t index=0;
481   if(iPlate==0 ||iPlate == 4)index=fgkNStripC-1;
482   if(iPlate==1 ||iPlate == 3)index=fgkNStripB-1;
483   if(iPlate==2)              index=fgkNStripA-1;
484
485   Float_t delta =0.;
486   if(iPlate==0)delta = -1. ;
487   if(iPlate==1)delta = -0.5;
488   if(iPlate==3)delta = +0.5;
489   if(iPlate==4)delta = +1. ;
490
491   Float_t z=(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg)+delta;
492   Float_t r=(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][index];
493   z =z-fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
494   r= r+fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][index]/kRaddeg);
495
496   Float_t thmax    = 0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)+fgkDprecMax;
497   return thmax;
498
499 }
500 //_____________________________________________________________________________
501 Float_t  AliTOFGeometry::GetMaxStripTheta(Int_t iPlate, Int_t iStrip) 
502 {
503   //
504   // Returns the maximum theta angle of a given strip iStrip (rad)
505   //
506   
507
508   Float_t delta =0.;
509   if(iPlate==0)delta = -1. ;
510   if(iPlate==1)delta = -0.5;
511   if(iPlate==3)delta = +0.5;
512   if(iPlate==4)delta = +1. ;
513
514   Float_t r =(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][iStrip];
515   Float_t z =(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg)+delta;
516   z = z-fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
517   r = r+fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
518   Float_t thmax =0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)+fgkDprecMax;
519   return thmax;
520
521 }
522
523 //_____________________________________________________________________________
524 Float_t  AliTOFGeometry::GetMinStripTheta(Int_t iPlate, Int_t iStrip) 
525 {
526   //
527   // Returns the minimum theta angle of a given Strip iStrip (rad)
528   //
529   
530
531   Float_t delta =0.;
532   if(iPlate==0)delta = -1. ;
533   if(iPlate==1)delta = -0.5;
534   if(iPlate==3)delta = +0.5;
535   if(iPlate==4)delta = +1. ;
536
537
538   Float_t r =(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][iStrip];
539   Float_t z =(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg)+delta;
540   z =z+fgkZPad*TMath::Cos(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
541   r =r-fgkZPad*TMath::Sin(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg);
542   Float_t thmin =0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r)-fgkDprecMin;
543
544   return thmin;
545
546 }
547
548
549 //_____________________________________________________________________________
550 Float_t  AliTOFGeometry::GetStripTheta(Int_t iPlate, Int_t iStrip) 
551 {
552   //
553   // returns the median theta angle of a given strip iStrip (rad)
554   //
555   
556
557   Float_t delta =0.;
558   if(iPlate==0)delta = -1. ;
559   if(iPlate==1)delta = -0.5;
560   if(iPlate==3)delta = +0.5;
561   if(iPlate==4)delta = +1. ;
562
563   Float_t r =(fgkRmin+fgkRmax)/2.+fHeights[iPlate][iStrip];
564   Float_t z =(fgkRmin+2.)*TMath::Tan(fAngles[iPlate][iStrip]/kRaddeg)+delta;
565   Float_t theta =0.5*TMath::Pi()-TMath::ATan(z/r);
566   if(iPlate != 2){
567   if(theta > 0.5*TMath::Pi() )theta+=fgkDprecCen;
568   if(theta < 0.5*TMath::Pi() )theta-=fgkDprecCen;
569   }
570   return theta;
571 }
572
573
574