TPC/AliTPC.h

   1 #ifndef TPC_H
   2 #define TPC_H
   3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
   5
   6 /* $Id$ */
   7
   8 ////////////////////////////////////////////////
   9 //  Manager class for TPC                     //
  10 ////////////////////////////////////////////////
  11 #include "AliDetector.h"
  12 #include "AliHit.h"
  13 #include "AliDigit.h"
  14 #include "AliTPCParam.h"
  15 #include <TMatrix.h>
  16 #include <TTree.h>
  17 #include <TClonesArray.h>
  18
  19 class AliTPCcluster;
  20 class AliTPCtrack;
  21 class AliTPCParam;
  22
  23 class AliTPCDigitsArray;
  24 class AliTPCClustersArray;
  25
  26 class AliTPC : public AliDetector {
  27 protected:
  28   Int_t          fSens;             // ISENS
  29   Int_t          fSecAL;            // Upper sector selector
  30   Int_t          fSecAU;            // Lower sector selector
  31   Int_t          fSecLows[6];       // List of lower sectors selected
  32   Int_t          fSecUps[12];       // List of upper sectors selected
  33   Int_t          fNsectors;         // Number of sectors in TPC
  34   Int_t          fNclusters;        // Number of clusters in TPC
  35   Int_t          fNtracks;          // Number of tracks in TPC
  36   TClonesArray   *fClusters;        // List of clusters for all sectors
  37   TClonesArray   *fTracks;          // List of reconstructed tracks
  38   //MI changes
  39   AliTPCDigitsArray * fDigitsArray;              //detector digit object
  40   AliTPCClustersArray * fClustersArray; //detector cluster object
  41   AliTPCParam *fTPCParam;
  42
  43   //MK changes
  44
  45   Float_t        fSide;  // selects left(-1), right(+1), or both(0) sides of the TPC
  46   Int_t          fNoComp; // number of a drift gas components
  47   Int_t          fMixtComp[3]; // drift gas components
  48   Float_t        fMixtProp[3]; // mixture proportions
  49
  50 public:
  51   AliTPC();
  52   AliTPC(const char *name, const char *title);
  53   virtual      ~AliTPC();
  54   virtual void  AddCluster(Float_t*, Int_t*);
  55   /*virtual*/void  AddCluster(const AliTPCcluster&);
  56   virtual void  AddHit(Int_t, Int_t*, Float_t*);
  57   virtual void  AddTrack(Float_t*);
  58   /*virtual*/void  AddTrack(const AliTPCtrack&);
  59   Int_t         DistancetoPrimitive(Int_t px, Int_t py);
  60   virtual void  BuildGeometry();
  61   virtual void  CreateGeometry() {}
  62   virtual void  CreateMaterials();
  63   virtual void  Hits2Clusters();
  64   virtual void  Hits2ExactClustersSector(Int_t isec); // MI change calculate "exact" cluster position
  65
  66   virtual void  Hits2Digits();   //MI change
  67   virtual void Hits2DigitsSector(Int_t isec);  //MI change
  68   virtual void  Init();
  69   virtual Int_t IsVersion() const =0;
  70   virtual void  Digits2Clusters();
  71   virtual void  Clusters2Tracks();
  72   TClonesArray  *Clusters() {return fClusters;}
  73   TClonesArray  *Tracks()   {return fTracks;}
  74
  75   Int_t         GetNsectors()       {return fNsectors;}
  76   virtual void  MakeBranch(Option_t *opt=" ");
  77   virtual void  ResetDigits();
  78   virtual void  SetSecAL(Int_t sec);
  79   virtual void  SetSecAU(Int_t sec);
  80   virtual void  SetSecLows(Int_t s1,Int_t s2,Int_t s3,Int_t s4,Int_t s5, Int_t s6);
  81   virtual void  SetSecUps (Int_t s1,Int_t s2,Int_t s3,Int_t s4,Int_t s5, Int_t s6,
  82                            Int_t s7,Int_t s8,Int_t s9,Int_t s10, Int_t s11, Int_t s12);
  83   virtual void  SetSens(Int_t sens);
  84
  85   //MK changes
  86
  87   //MK changes
  88
  89   virtual void  SetSide(Float_t side);
  90   virtual void  SetGasMixt(Int_t nc,Int_t c1,Int_t c2,Int_t c3,Float_t p1,
  91                            Float_t p2,Float_t p3);
  92
  93   virtual void  StepManager()=0;
  94   virtual void  DrawDetector() {}
  95   AliTPCDigitsArray*  GetDigitsArray() {return fDigitsArray;} //MI change
  96   AliTPCClustersArray* GetClustersArray(){return fClustersArray;} //MI change
  97   AliTPCParam *GetParam(){return fTPCParam;} // M.K, M.I changes
  98   void SetParam(AliTPCParam *param){fTPCParam=param;} // M.K, M.I changes
  99   void SetDigitsArray(AliTPCDigitsArray* param) {fDigitsArray=param;}  //MI change
 100   void SetClustersArray(AliTPCClustersArray *clusters) {fClustersArray = clusters;} //MI change
 101 private:
 102   //
 103   void DigitizeRow(Int_t irow,Int_t isec,TObjArray **rowTriplet);
 104   Float_t GetSignal(TObjArray *p1, Int_t ntr, TMatrix *m1, TMatrix *m2,
 105                     Int_t *IndexRange);
 106   void GetList (Float_t label,Int_t np,TMatrix *m,Int_t *IndexRange,
 107                 Float_t **pList);
 108   void MakeSector(Int_t isec,Int_t nrows,TTree *TH,Stat_t ntracks,TObjArray **row);
 109   void TransportElectron(Float_t *xyz, Int_t *index);
 110   Int_t fCurrentIndex[4];// index[0] indicates coordinate system,
 111                          // index[1] sector number,
 112                          // index[2] pad row number
 113                          // index[3] pad row number for which signal is calculated
 114
 115   ClassDef(AliTPC,2)  // Time Projection Chamber class
 116 };
 117
 118 //_____________________________________________________________________________
 119
 120 class AliTPCcluster : public TObject {
 121 public:
 122   Int_t     fTracks[3];//labels of overlapped tracks
 123   Int_t     fSector;   //sector number
 124   Int_t     fPadRow;   //PadRow number
 125   Float_t   fY ;       //Y of cluster
 126   Float_t   fZ ;       //Z of cluster
 127   Float_t   fQ ;       //Q of cluster (in ADC counts)
 128   Float_t   fdEdX;     //dE/dX inside this cluster
 129   Float_t   fSigmaY2;  //Sigma Y square of cluster
 130   Float_t   fSigmaZ2;  //Sigma Z square of cluster
 131
 132 public:
 133   AliTPCcluster() {
 134     fTracks[0]=fTracks[1]=fTracks[2]=0;
 135     fSector=fPadRow=0;
 136     fY=fZ=fQ=fdEdX=fSigmaY2=fSigmaZ2=0.;
 137   }
 138   AliTPCcluster(Float_t *hits, Int_t*);
 139   virtual ~AliTPCcluster() {;}
 140   void Use() {fQ=-fQ;} //if fQ<0 cluster is already associated with a track
 141   Int_t IsUsed() const {return (fQ<0) ? 1 : 0;}
 142   void GetXYZ(Float_t *x, const AliTPCParam *) const; //Get global x,y,z
 143   Bool_t IsSortable() const;
 144   Int_t Compare(TObject *o) ;
 145   ClassDef(AliTPCcluster,1)  // Time Projection Chamber clusters
 146 };
 147
 148
 149 //_____________________________________________________________________________
 150
 151 class AliTPCdigit : public AliDigit {
 152 public:
 153    Int_t     fSector;     //array of volumes
 154    Int_t     fPadRow;     //Row number
 155    Int_t     fPad ;       //Pad number
 156    Int_t     fTime;       //Time bucket
 157    Int_t     fSignal;     //Signal amplitude
 158
 159 public:
 160    AliTPCdigit() {}
 161    AliTPCdigit(Int_t *tracks, Int_t *digits);
 162    virtual ~AliTPCdigit() {}
 163
 164    ClassDef(AliTPCdigit,1)  // Time Projection Chamber digits
 165 };
 166
 167
 168 //_____________________________________________________________________________
 169
 170 class AliTPChit : public AliHit {
 171 public:
 172    Int_t     fSector;     //sector number
 173    Int_t     fPadRow;     //Pad Row number
 174    Float_t   fQ ;         //charge
 175
 176 public:
 177    AliTPChit() {}
 178    AliTPChit(Int_t shunt, Int_t track, Int_t *vol, Float_t *hits);
 179    virtual ~AliTPChit() {}
 180
 181    ClassDef(AliTPChit,1)  // Time Projection Chamber hits
 182 };
 183
 184
 185 //_____________________________________________________________________________
 186 class AliTPCtrack : public TObject {
 187 //-----------------------------------------------------------------
 188 // Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
 189 //-----------------------------------------------------------------
 190    Double_t fAlpha;          // rotation angle
 191    Double_t fX;              // X-coordinate of this track (reference plane)
 192    TVector x;                // vector of track parameters
 193    TMatrix C;                // covariance matrix of track parameters
 194    TObjArray fClusters;      // clusters belonging to this track
 195    Double_t fChi2;           // total chi2 value for this track
 196 public:
 197    AliTPCtrack(): x(5), C(5,5), fClusters(200) {fAlpha=fX=fChi2=0.;}
 198    AliTPCtrack(Float_t *hits);
 199    AliTPCtrack(const AliTPCcluster *c, const TVector& xx, const TMatrix& CC,
 200                Double_t xr, Double_t alpha);
 201    AliTPCtrack(const AliTPCtrack& t);
 202    Int_t Compare(TObject *o);
 203    Int_t PropagateTo(Double_t xr,
 204                      Double_t x0=28.94,Double_t rho=0.9e-3,Double_t pm=0.139);
 205    void PropagateToVertex(
 206                    Double_t x0=36.66,Double_t rho=1.2e-3,Double_t pm=0.139);
 207    void Update(const AliTPCcluster* c, Double_t chi2);
 208    Int_t Rotate(Double_t angle);
 209
 210    Bool_t IsSortable() const {return kTRUE;}
 211    void UseClusters() const ;
 212    Double_t GetPredictedChi2(const AliTPCcluster*) const ;
 213    Int_t GetLabel(Int_t nrows) const ;
 214    void GetPxPyPz(Double_t&, Double_t&, Double_t&) const ;
 215    Double_t GetdEdX(Double_t low, Double_t up) const ;
 216
 217    Double_t GetX() const {return fX;}
 218    Double_t GetY() const {return x(0);}
 219    Double_t GetZ() const {return x(1);}
 220    Double_t GetC() const {return x(2);}
 221    Double_t GetEta() const {return x(3);}
 222    Double_t GetTgl() const {return x(4);}
 223    Double_t GetPt() const {return 0.3*0.2/GetC()/100;}
 224    Double_t GetP() const {
 225      return TMath::Abs(GetPt())*sqrt(1.+GetTgl()*GetTgl());
 226    }
 227    Double_t GetSigmaY2() const {return C(0,0);}
 228    Double_t GetSigmaZ2() const {return C(1,1);}
 229    Double_t GetSigmaC2() const {return C(2,2);}
 230    Double_t GetSigmaTgl2() const {return C(4,4);}
 231    Double_t GetAlpha() const {return fAlpha;}
 232    Double_t GetChi2() const {return fChi2;}
 233    operator Int_t() const {return fClusters.GetEntriesFast();}
 234    const AliTPCcluster *GetCluster(Int_t i) const {
 235       return (const AliTPCcluster *)fClusters.UncheckedAt(i);
 236    }
 237
 238    ClassDef(AliTPCtrack,1)  // Time Projection Chamber reconstructed tracks
 239 };
 240
 241
 242
 243 //-----------------------------------------------------------------
 244 // Classes for internal tracking use.
 245 //-----------------------------------------------------------------
 246 const unsigned MAX_CLUSTER_PER_ROW=3500;
 247
 248 class AliTPCRow {
 249 //-----------------------------------------------------------------
 250 // Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
 251 //-----------------------------------------------------------------
 252    unsigned num_of_clusters;
 253    const AliTPCcluster *clusters[MAX_CLUSTER_PER_ROW];
 254 public:
 255    AliTPCRow() {num_of_clusters=0;}
 256    void InsertCluster(const AliTPCcluster*);
 257
 258    operator Int_t() const {return num_of_clusters;}
 259    const AliTPCcluster* operator[](Int_t i) const {return clusters[i];}
 260    Int_t Find(Double_t y) const;
 261 };
 262
 263 class AliTPCSector {
 264 //-----------------------------------------------------------------
 265 // Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
 266 //-----------------------------------------------------------------
 267 protected:
 268    unsigned num_of_rows;
 269    AliTPCRow *row;
 270    static AliTPCParam *param;
 271 public:
 272    AliTPCSector() { row = 0; num_of_rows=0; }
 273    virtual ~AliTPCSector() { delete[] row; }
 274    static void SetParam(AliTPCParam *p) { param=p; }
 275    AliTPCRow& operator[](Int_t i) const { return *(row+i); }
 276    Int_t GetNRows() const { return num_of_rows; }
 277    virtual Double_t GetX(Int_t l) const = 0;
 278    virtual Double_t GetMaxY(Int_t l) const = 0;
 279    virtual Double_t GetAlpha() const = 0;
 280    virtual Double_t GetAlphaShift() const = 0;
 281    virtual Int_t GetRowNumber(Double_t x) const = 0;
 282    virtual Double_t GetPadPitchWidth() const = 0;
 283 };
 284
 285 class AliTPCSSector : public AliTPCSector {
 286 //-----------------------------------------------------------------
 287 // Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
 288 //-----------------------------------------------------------------
 289 public:
 290    AliTPCSSector(){
 291      if (!param) {
 292         fprintf(stderr,"AliTPCSSector: parameters are not set !\n");
 293         return;
 294      }
 295      num_of_rows=param->GetNRowLow();
 296      row=new AliTPCRow[num_of_rows];
 297    }
 298    virtual ~AliTPCSSector() {}
 299    Double_t GetX(Int_t l) const { return param->GetPadRowRadiiLow(l); }
 300    Double_t GetMaxY(Int_t l) const { return GetX(l)*tan(0.5*GetAlpha()); }
 301    Double_t GetAlpha() const {return param->GetInnerAngle();}
 302    Double_t GetAlphaShift() const {return param->GetInnerAngleShift();}
 303    Double_t GetPadPitchWidth() const {
 304       return param->GetInnerPadPitchWidth();
 305    }
 306    Int_t GetRowNumber(Double_t x) const {
 307       Double_t r=param->GetPadRowRadiiLow(param->GetNRowLow()-1);
 308       if (x > r) return param->GetNRowLow();
 309       r=param->GetPadRowRadiiLow(0);
 310       if (x < r) return -1;
 311       return Int_t((x-r)/param->GetInnerPadPitchLength() + 0.5);
 312    }
 313 };
 314
 315 class AliTPCLSector : public AliTPCSector {
 316 //-----------------------------------------------------------------
 317 // Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
 318 //-----------------------------------------------------------------
 319 public:
 320    AliTPCLSector(){
 321      if (!param) {
 322         fprintf(stderr,"AliTPCLSector: parameters are not set !\n");
 323         return;
 324      }
 325      num_of_rows=param->GetNRowUp();
 326      row=new AliTPCRow[num_of_rows];
 327    }
 328    virtual ~AliTPCLSector() {}
 329    Double_t GetX(Int_t l) const { return param->GetPadRowRadiiUp(l); }
 330    Double_t GetMaxY(Int_t l) const { return GetX(l)*tan(0.5*GetAlpha()); }
 331    Double_t GetAlpha() const {return param->GetOuterAngle();}
 332    Double_t GetAlphaShift() const {return param->GetOuterAngleShift();}
 333    Double_t GetPadPitchWidth() const {
 334       return param->GetOuterPadPitchWidth();
 335    }
 336    Int_t GetRowNumber(Double_t x) const {
 337       Double_t r=param->GetPadRowRadiiUp(param->GetNRowUp()-1);
 338       if (x > r) return param->GetNRowUp();
 339       r=param->GetPadRowRadiiUp(0);
 340       if (x < r) return -1;
 341       return Int_t((x-r)/param->GetOuterPadPitchLength() + 0.5);
 342    }
 343 };
 344
 345 #endif
 346