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[u/mrichter/AliRoot.git] / TOF / AliTOFv4.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
6  *                                                                        *
7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /*
17 $Log$
18 Revision 1.3  1999/11/01 20:41:57  fca
19 Added protections against using the wrong version of FRAME
20
21 Revision 1.2  1999/10/16 19:22:18  fca
22 Corrected Rotation Matrix and CVS log
23
24 Revision 1.1  1999/10/15 15:35:20  fca
25 New version for frame1099 with and without holes
26
27 */
28
29 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
30 //                                                                           //
31 //  Time Of Flight: design of C.Williams                FCA                  //
32 //  This class contains the functions for version 1 of the Time Of Flight    //
33 //  detector.                                                                //
34 //
35 //  VERSION WITH 5 MODULES AND FLAT PLATES 
36 //  
37 //   WITH HOLES FOR PHOS AND HMPID inside the 
38 //   SPACE FRAME WITH HOLES
39 //
40 //   Authors:
41 //
42 //   Alessio Seganti
43 //   Domenico Vicinanza 
44 //
45 //   University of Salerno - Italy
46 //
47 //
48 //Begin_Html
49 /*
50 <img src="picts/AliTOFv4Class.gif">
51 */
52 //End_Html
53 //                                                                           //
54 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
55
56 #include <iostream.h>
57 #include <stdlib.h>
58
59 #include "AliTOFv4.h"
60 #include "AliRun.h"
61 #include "AliConst.h"
62  
63 ClassImp(AliTOFv4)
64  
65 //_____________________________________________________________________________
66 AliTOFv4::AliTOFv4()
67 {
68   //
69   // Default constructor
70   //
71 }
72  
73 //_____________________________________________________________________________
74 AliTOFv4::AliTOFv4(const char *name, const char *title)
75        : AliTOF(name,title)
76 {
77   //
78   // Standard constructor
79   //
80 }
81  
82 //_____________________________________________________________________________
83 void AliTOFv4::CreateGeometry()
84 {
85   //
86   // Create geometry for Time Of Flight version 0
87   //
88   //Begin_Html
89   /*
90     <img src="picts/AliTOFv4.gif">
91   */
92   //End_Html
93   //
94   // Creates common geometry
95   //
96   AliTOF::CreateGeometry();
97 }
98  
99 //_____________________________________________________________________________
100 void AliTOFv4::TOFpc(Float_t xtof, Float_t ytof, Float_t zlen1,
101                      Float_t zlen2, Float_t zlen3, Float_t ztof0)
102 {
103   //
104   // Definition of the Time Of Fligh Resistive Plate Chambers
105   // xFLT, yFLT, zFLT - sizes of TOF modules (large)
106   
107   Int_t idrotm[100];
108   Float_t  ycoor, zcoor;
109   Float_t par[10];
110   Float_t yFREON, xp, yp, zp;
111   
112   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray()-499;
113
114   par[0] =  xtof / 2.;
115   par[1] =  ytof / 2.;
116   par[2] = zlen1 / 2.;
117   gMC->Gsvolu("FTO1", "BOX ", idtmed[506], par, 3);
118   par[2] = zlen2 / 2.;
119   gMC->Gsvolu("FTO2", "BOX ", idtmed[506], par, 3);
120   par[2] = zlen3 / 2.;
121   gMC->Gsvolu("FTO3", "BOX ", idtmed[506], par, 3);
122
123
124 // Positioning of modules
125
126    Float_t zcor1 = ztof0 - zlen1/2;
127    Float_t zcor2 = ztof0 - zlen1 - zlen2/2.;
128    Float_t zcor3 = 0.;
129
130    AliMatrix(idrotm[0], 90., 0., 0., 0., 90, -90.);
131    AliMatrix(idrotm[1], 90., 180., 0., 0., 90, 90.);
132    gMC->Gspos("FTO1", 1, "BTO1", 0,  zcor1, 0, idrotm[0], "ONLY");
133    gMC->Gspos("FTO1", 2, "BTO1", 0, -zcor1, 0, idrotm[1], "ONLY");
134    zcoor = (zlen1/2.);
135    gMC->Gspos("FTO1", 1, "BTO2", 0,  zcoor, 0, idrotm[0], "ONLY");
136    zcoor = 0.;
137    gMC->Gspos("FTO1", 1, "BTO3", 0,  zcoor, 0, idrotm[0], "ONLY");
138    
139    gMC->Gspos("FTO2", 1, "BTO1", 0,  zcor2, 0, idrotm[0], "ONLY");
140    gMC->Gspos("FTO2", 2, "BTO1", 0, -zcor2, 0, idrotm[1], "ONLY");
141    zcoor = -zlen2/2.;
142    gMC->Gspos("FTO2", 0, "BTO2", 0,  zcoor, 0, idrotm[0], "ONLY");
143
144    gMC->Gspos("FTO3", 0, "BTO1", 0, zcor3,  0, idrotm[0], "ONLY");
145
146 // Subtraction the distance to TOF module boundaries 
147
148   Float_t db = 7.;
149   Float_t xFLT, yFLT, zFLT1, zFLT2, zFLT3;
150
151   xFLT = xtof -(.5 +.5)*2;
152   yFLT = ytof;
153   zFLT1 = zlen1 - db;
154   zFLT2 = zlen2 - db;
155   zFLT3 = zlen3 - db;
156   
157
158   
159 // freon gaps in MRPC chamber 
160   yFREON = .11; //cm
161
162 // Sizes of MRPC pads
163
164   xp = 3.0; 
165   yp = 12.3*0.05; // 5% X0 of glass 
166   zp = 3.0;
167
168 //  Subtraction of dead boundaries in X=2 cm and Z=7/2 cm 
169
170 cout <<"************************* TOF geometry **************************"<<endl;
171
172   Int_t nz1, nz2, nz3, nx; //- numbers of pixels
173   nx = Int_t (xFLT/xp);
174
175   printf("Number of pixel along x axis = %i",nx);
176
177   par[0] = xFLT/2;
178   par[1] = yFLT/2;
179   par[2] = (zFLT1 / 2.);
180   nz1 = Int_t (par[2]*2/zp);
181   gMC->Gsvolu("FLT1", "BOX ", idtmed[506], par, 3); // CO2
182   gMC->Gspos("FLT1", 0, "FTO1", 0., 0., 0., 0, "ONLY");
183   printf("Number of pixel along z axis (module 1) = %i",nz1);
184
185   par[2] = (zFLT2 / 2.);
186   nz2 = Int_t (par[2]*2/zp);
187   gMC->Gsvolu("FLT2", "BOX ", idtmed[506], par, 3); // CO2
188   gMC->Gspos("FLT2", 0, "FTO2", 0., 0., 0., 0, "ONLY");
189   printf("Number of pixel along z axis (module 2) = %i",nz2);
190
191   par[2] = (zFLT3 / 2.); 
192   nz3 = Int_t (par[2]*2/zp);
193   gMC->Gsvolu("FLT3", "BOX ", idtmed[506], par, 3); // CO2
194   gMC->Gspos("FLT3", 0, "FTO3", 0., 0., 0., 0, "ONLY");
195   printf("Number of pixel along z axis (module 3) = %i",nz3);
196
197 ////////// Layers before detector ////////////////////
198
199 // Alluminium layer in front 1.0 mm thick at the beginning
200   par[0] = -1;
201   par[1] = 0.1;
202   par[2] = -1;
203   ycoor = -yFLT/2 + par[1];
204   gMC->Gsvolu("FMY1", "BOX ", idtmed[508], par, 3); // Alluminium
205   gMC->Gspos("FMY1", 0, "FLT1", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
206   gMC->Gsvolu("FMY2", "BOX ", idtmed[508], par, 3); // Alluminium
207   gMC->Gspos("FMY2", 0, "FLT2", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
208   gMC->Gsvolu("FMY3", "BOX ", idtmed[508], par, 3); // Alluminium 
209   gMC->Gspos("FMY3", 0, "FLT3", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
210
211 // Honeycomb layer (1cm of special polyethilene)
212   ycoor = ycoor + par[1];
213   par[0] = -1;
214   par[1] = 0.5;
215   par[2] = -1;
216   ycoor = ycoor + par[1];
217   gMC->Gsvolu("FPL1", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
218   gMC->Gspos("FPL1", 0, "FLT1", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
219   gMC->Gsvolu("FPL2", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
220   gMC->Gspos("FPL2", 0, "FLT2", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
221   gMC->Gsvolu("FPL3", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
222   gMC->Gspos("FPL3", 0, "FLT3", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
223
224 ///////////////// Detector itself //////////////////////
225
226   const Float_t SpaceBefore=2.; // Space Beetween detector &  Front Panel
227
228   par[0] = -1;
229   par[1] = yp/2; // 5 %X0 thick of glass  
230   par[2] = -1;
231   ycoor = -yFLT/2 + SpaceBefore;
232   gMC->Gsvolu("FLD1", "BOX ", idtmed[514], par, 3); // Glass
233   gMC->Gspos("FLD1", 0, "FLT1", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
234   gMC->Gsvolu("FLD2", "BOX ", idtmed[514], par, 3); // Glass
235   gMC->Gspos("FLD2", 0, "FLT2", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
236   gMC->Gsvolu("FLD3", "BOX ", idtmed[514], par, 3); // Glass
237   gMC->Gspos("FLD3", 0, "FLT3", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
238
239   gMC->Gsdvn("FLZ1", "FLD1", nz1, 3); //pixel size xp=zp=3
240   gMC->Gsdvn("FLZ2", "FLD2", nz2, 3); 
241   gMC->Gsdvn("FLZ3", "FLD3", nz3, 3); 
242   gMC->Gsdvn("FLX1", "FLZ1", nx, 1);
243   gMC->Gsdvn("FLX2", "FLZ2", nx, 1); 
244   gMC->Gsdvn("FLX3", "FLZ3", nx, 1); 
245
246 // MRPC pixel itself 
247   par[0] = -1;//xp/2;
248   par[1] = -1;//yp/2; // 5 %X0 thick of glass  
249   par[2] = -1;//zp/2;
250   gMC->Gsvolu("FPA0", "BOX ", idtmed[514], par, 3);// Glass
251   gMC->Gspos("FPA0", 1, "FLX1", 0., 0., 0., 0, "ONLY");
252   gMC->Gspos("FPA0", 2, "FLX2", 0., 0., 0., 0, "ONLY");
253   gMC->Gspos("FPA0", 3, "FLX3", 0., 0., 0., 0, "ONLY");
254
255 // Freon gas sencitive vol.ume
256   par[0] = -1;
257   par[1] = yFREON/2;
258   par[2] = -1;
259   gMC->Gsvolu("FPAD", "BOX ", idtmed[513], par, 3);// Freon 
260   gMC->Gspos("FPAD", 0, "FPA0", 0., 0., 0., 0, "ONLY");
261
262 ////////// Layers after detector ////////////////////
263
264   const Float_t SpaceAfter = 6.; //Space beetween detector & Back Panel
265   
266 // Honeycomb layer after (3cm)
267   par[0] = -1;
268   par[1] = 0.6;
269   par[2] = -1;
270   ycoor = -yFLT/2 + SpaceAfter - par[1];
271   gMC->Gsvolu("FPE1", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
272   gMC->Gspos("FPE1", 0, "FLT1", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
273   gMC->Gsvolu("FPE2", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
274   gMC->Gspos("FPE2", 0, "FLT2", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
275   gMC->Gsvolu("FPE3", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
276   gMC->Gspos("FPE3", 0, "FLT3", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
277
278 // Electronics (Cu) after
279   par[0] = -1;
280   par[1] = 1.43*0.05 / 2.; // 5% of X0
281   par[2] = -1;
282   ycoor = -yFLT/2 + SpaceAfter +par[1];
283   gMC->Gsvolu("FEC1", "BOX ", idtmed[501], par, 3); // Cu
284   gMC->Gspos("FEC1", 0, "FLT1", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
285   gMC->Gsvolu("FEC2", "BOX ", idtmed[501], par, 3); // Cu
286   gMC->Gspos("FEC2", 0, "FLT2", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
287   gMC->Gsvolu("FEC3", "BOX ", idtmed[501], par, 3); // Cu
288   gMC->Gspos("FEC3", 0, "FLT3", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
289
290 // Cooling water after
291   ycoor = ycoor+par[1];
292   par[0] = -1;
293   par[1] = 36.1*0.02 / 2.; // 2% of X0
294   par[2] = -1;
295   ycoor = ycoor+par[1];
296   gMC->Gsvolu("FWA1", "BOX ", idtmed[515], par, 3); // Water
297   gMC->Gspos("FWA1", 0, "FLT1", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
298   gMC->Gsvolu("FWA2", "BOX ", idtmed[515], par, 3); // Water
299   gMC->Gspos("FWA2", 0, "FLT2", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
300   gMC->Gsvolu("FWA3", "BOX ", idtmed[515], par, 3); // Water
301   gMC->Gspos("FWA3", 0, "FLT3", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
302
303 //back plate honycomb (2cm)
304   par[0] = -1;
305   par[1] = 1.;
306   par[2] = -1;
307   ycoor = yFLT/2 - par[1];
308   gMC->Gsvolu("FEG1", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
309   gMC->Gspos("FEG1", 0, "FLT1", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
310   gMC->Gsvolu("FEG2", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
311   gMC->Gspos("FEG2", 0, "FLT2", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
312   gMC->Gsvolu("FEG3", "BOX ", idtmed[503], par, 3); // Hony
313   gMC->Gspos("FEG3", 0, "FLT3", 0., ycoor, 0., 0, "ONLY");
314 }
315
316 //_____________________________________________________________________________
317 void AliTOFv4::DrawModule()
318 {
319   //
320   // Draw a shaded view of the Time Of Flight version 1
321   //
322   // Set everything unseen
323   gMC->Gsatt("*", "seen", -1);
324   // 
325   // Set ALIC mother transparent
326   gMC->Gsatt("ALIC","SEEN",0);
327   //
328   // Set the volumes visible
329   gMC->Gsatt("ALIC","SEEN",0);
330   gMC->Gsatt("FBAR","SEEN",1);
331   gMC->Gsatt("FTO1","SEEN",1);
332   gMC->Gsatt("FTO2","SEEN",1);
333   gMC->Gsatt("FTO3","SEEN",1);
334   gMC->Gsatt("FBT1","SEEN",1);
335   gMC->Gsatt("FBT2","SEEN",1);
336   gMC->Gsatt("FBT3","SEEN",1);
337   gMC->Gsatt("FDT1","SEEN",1);
338   gMC->Gsatt("FDT2","SEEN",1);
339   gMC->Gsatt("FDT3","SEEN",1);
340   gMC->Gsatt("FLT1","SEEN",1);
341   gMC->Gsatt("FLT2","SEEN",1);
342   gMC->Gsatt("FLT3","SEEN",1);
343   gMC->Gsatt("FPL1","SEEN",1);
344   gMC->Gsatt("FPL2","SEEN",1);
345   gMC->Gsatt("FPL3","SEEN",1);
346   gMC->Gsatt("FLD1","SEEN",1);
347   gMC->Gsatt("FLD2","SEEN",1);
348   gMC->Gsatt("FLD3","SEEN",1);
349   gMC->Gsatt("FLZ1","SEEN",1);
350   gMC->Gsatt("FLZ2","SEEN",1);
351   gMC->Gsatt("FLZ3","SEEN",1);
352   gMC->Gsatt("FLX1","SEEN",1);
353   gMC->Gsatt("FLX2","SEEN",1);
354   gMC->Gsatt("FLX3","SEEN",1);
355   gMC->Gsatt("FPA0","SEEN",1);
356   //
357   gMC->Gdopt("hide", "on");
358   gMC->Gdopt("shad", "on");
359   gMC->Gsatt("*", "fill", 7);
360   gMC->SetClipBox(".");
361   gMC->SetClipBox("*", 0, 1000, -1000, 1000, -1000, 1000);
362   gMC->DefaultRange();
363   gMC->Gdraw("alic", 40, 30, 0, 12, 9.5, .02, .02);
364   gMC->Gdhead(1111, "Time Of Flight");
365   gMC->Gdman(18, 4, "MAN");
366   gMC->Gdopt("hide","off");
367 }
368
369 //_____________________________________________________________________________
370 void AliTOFv4::CreateMaterials()
371 {
372   //
373   // Define materials for the Time Of Flight
374   //
375   AliTOF::CreateMaterials();
376 }
377  
378 //_____________________________________________________________________________
379 void AliTOFv4::Init()
380 {
381   //
382   // Initialise the detector after the geometry has been defined
383   //
384   printf("**************************************"
385          "  TOF  "
386          "**************************************\n");
387   printf("\n     Version 4 of TOF initialing, "
388          "with openings for PHOS and RICH\n\n");
389
390   AliTOF::Init();
391
392   //
393   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to
394   // put TOF
395   AliModule* FRAME=gAlice->GetModule("FRAME");
396   if(!FRAME) {
397     Error("Ctor","TOF needs FRAME to be present\n");
398     exit(1);
399   } else 
400     if(FRAME->IsVersion()!=0) {
401       Error("Ctor","FRAME version 0 needed with this version of TOF\n");
402       exit(1);
403     }
404
405   fIdFTO2=gMC->VolId("FTO2");
406   fIdFTO3=gMC->VolId("FTO3");
407   fIdFLT1=gMC->VolId("FLT1");
408   fIdFLT2=gMC->VolId("FLT2");
409   fIdFLT3=gMC->VolId("FLT3");
410   printf("**************************************"
411          "  TOF  "
412          "**************************************\n");
413 }
414  
415 //_____________________________________________________________________________
416 void AliTOFv4::StepManager()
417 {
418   //
419   // Procedure called at each step in the Time Of Flight
420   //
421   TLorentzVector mom, pos;
422   Float_t hits[8],rho,z,phi,phid;
423   Int_t sector, plate, pad_x, pad_z;
424   Int_t copy, pad_x_id, pad_z_id, i;
425   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray()-499;
426   if(gMC->GetMedium()==idtmed[514-1] && 
427      gMC->IsTrackEntering() && gMC->TrackCharge()
428      && gMC->CurrentVolID(copy)==fIdSens) {
429     TClonesArray &lhits = *fHits;
430
431
432     //_________getting information about hit volumes_____________
433     
434     pad_z_id=gMC->CurrentVolOffID(3,copy);
435     pad_z=copy;  
436     
437     pad_x_id=gMC->CurrentVolOffID(2,copy);
438     pad_x=copy;  
439     
440    gMC->TrackPosition(pos);
441    gMC->TrackMomentum(mom);
442
443    rho = sqrt(pos[0]*pos[0]+pos[1]*pos[1]);
444    phi = TMath::ACos(pos[0]/rho);
445    Float_t as = TMath::ASin(pos[1]/rho);
446    if (as<0) phi = 2*3.141592654-phi;
447
448    z = pos[2];
449    
450    if (z<=62. && z>=-62)  plate = 3;
451    if (z<=216. && z>62.)   plate = 4;
452    if (z>=-216. && z<-62.) plate = 2;
453    if (z>216.)  plate = 5;
454    if (z<-216.) plate = 1;
455
456    phid = phi*kRaddeg;
457    sector = Int_t (phid/20.);
458    sector++;
459
460     Double_t ptot=mom.Rho();
461     Double_t norm=1/ptot;
462     for(i=0;i<3;++i) {
463       hits[i]=pos[i];
464       hits[i+3]=mom[i]*norm;
465     }
466     hits[6]=ptot;
467     hits[7]=pos[3];
468     new(lhits[fNhits++]) AliTOFhit(fIshunt,gAlice->CurrentTrack(),sector,plate,pad_x,pad_z,hits);
469   }
470 }