TRD/AliTRDgeometry.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 1.14  2001/11/06 17:19:41  cblume
  19 Add detailed geometry and simple simulator
  20
  21 Revision 1.13  2001/08/02 08:30:45  cblume
  22 Fix positions of cooling material
  23
  24 Revision 1.12  2001/05/21 16:45:47  hristov
  25 Last minute changes (C.Blume)
  26
  27 Revision 1.11  2001/05/11 07:56:12  hristov
  28 Consistent declarations needed on Alpha
  29
  30 Revision 1.10  2001/05/07 08:08:05  cblume
  31 Update of TRD code
  32
  33 Revision 1.9  2001/03/27 12:48:33  cblume
  34 Correct for volume overlaps
  35
  36 Revision 1.8  2001/03/13 09:30:35  cblume
  37 Update of digitization. Moved digit branch definition to AliTRD
  38
  39 Revision 1.7  2001/02/14 18:22:26  cblume
  40 Change in the geometry of the padplane
  41
  42 Revision 1.6  2000/11/01 14:53:20  cblume
  43 Merge with TRD-develop
  44
  45 Revision 1.1.4.7  2000/10/16 01:16:53  cblume
  46 Changed timebin 0 to be the one closest to the readout
  47
  48 Revision 1.1.4.6  2000/10/15 23:35:57  cblume
  49 Include geometry constants as static member
  50
  51 Revision 1.1.4.5  2000/10/06 16:49:46  cblume
  52 Made Getters const
  53
  54 Revision 1.1.4.4  2000/10/04 16:34:58  cblume
  55 Replace include files by forward declarations
  56
  57 Revision 1.1.4.3  2000/09/22 14:43:40  cblume
  58 Allow the pad/timebin-dimensions to be changed after initialization
  59
  60 Revision 1.1.4.2  2000/09/18 13:37:01  cblume
  61 Minor coding corrections
  62
  63 Revision 1.5  2000/10/02 21:28:19  fca
  64 Removal of useless dependecies via forward declarations
  65
  66 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
  67 Make code compliant to coding conventions
  68
  69 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
  70 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  71
  72 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
  73 Merge TRD-develop
  74
  75 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
  76 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
  77
  78 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
  79 Make code compliant to coding conventions
  80
  81 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
  82 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  83
  84 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
  85 Merge TRD-develop
  86
  87 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
  88 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
  89
  90 Revision 1.1  2000/02/28 19:00:44  cblume
  91 Add new TRD classes
  92
  93 */
  94
  95 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  96 //                                                                           //
  97 //  TRD geometry class                                                       //
  98 //                                                                           //
  99 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 100
 101 #include "AliMC.h"
 102
 103 #include "AliTRDgeometry.h"
 104 #include "AliTRDrecPoint.h"
 105 #include "AliMC.h"
 106
 107 ClassImp(AliTRDgeometry)
 108
 109 //_____________________________________________________________________________
 110
 111   //
 112   // The geometry constants
 113   //
 114   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
 115   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
 116   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
 117   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
 118
 119   //
 120   // Dimensions of the detector
 121   //
 122
 123   // Inner and outer radius of the mother volumes
 124   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
 125   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
 126
 127   // Upper and lower length of the mother volumes
 128   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
 129   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
 130
 131   // Parameter of the BTR mother volumes
 132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
 133   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
 134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
 135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
 136   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
 137   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
 138
 139   // Height of different chamber parts
 140   // Radiator
 141   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
 142   // Drift region
 143   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
 144   // Amplification region
 145   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
 146   // Readout
 147   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.0;
 148   // Total height
 149   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
 150                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
 151                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
 152                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
 153
 154   // Vertical spacing of the chambers
 155   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   2.1;
 156
 157   // Horizontal spacing of the chambers
 158   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
 159
 160   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
 161   // Lower aluminum frame
 162   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
 163   // Lower G10 frame sides
 164   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
 165   // Lower G10 frame front
 166   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
 167   // Upper G10 frame
 168   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 169   // Upper Al frame
 170   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 171
 172   // Additional width of the readout chamber frames
 173   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 174
 175   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 176   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 177   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.5;
 178
 179   //
 180   // Thickness of the the material layers
 181   //
 182   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 183   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 184   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 185   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 186   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 187                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 188   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 189   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 190   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 191   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 192   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 193
 194   //
 195   // Position of the material layers
 196   //
 197   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 198   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 199   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 200   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 201   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 202   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 203   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 204   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 205   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 206
 207 //_____________________________________________________________________________
 208 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 209 {
 210   //
 211   // AliTRDgeometry default constructor
 212   //
 213
 214   Init();
 215
 216 }
 217
 218 //_____________________________________________________________________________
 219 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 220 {
 221   //
 222   // AliTRDgeometry destructor
 223   //
 224
 225 }
 226
 227 //_____________________________________________________________________________
 228 void AliTRDgeometry::Init()
 229 {
 230   //
 231   // Initializes the geometry parameter
 232   //
 233   // The maximum number of pads
 234   // and the position of pad 0,0,0
 235   //
 236   // chambers seen from the top:
 237   //     +----------------------------+
 238   //     |                            |
 239   //     |                            |      ^
 240   //     |                            |  rphi|
 241   //     |                            |      |
 242   //     |0                           |      |
 243   //     +----------------------------+      +------>
 244   //                                             z
 245   // chambers seen from the side:            ^
 246   //     +----------------------------+ drift|
 247   //     |0                           |      |
 248   //     |                            |      |
 249   //     +----------------------------+      +------>
 250   //                                             z
 251   //
 252   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 253   // closest to the readout !!!
 254   //
 255
 256   Int_t icham;
 257   Int_t iplan;
 258   Int_t isect;
 259
 260   // The outer width of the chambers
 261   fCwidth[0] =  95.6;
 262   fCwidth[1] = 100.1;
 263   fCwidth[2] = 104.5;
 264   fCwidth[3] = 108.9;
 265   fCwidth[4] = 113.4;
 266   fCwidth[5] = 117.8;
 267
 268   // The outer lengths of the chambers
 269   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
 270                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 271                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
 272                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
 273                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
 274                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
 275
 276   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 277     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 278       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 279       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 280       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 281     }
 282   }
 283
 284   // The pad size in column direction (rphi-direction)
 285   SetColPadSize(0,0.65);
 286   SetColPadSize(1,0.68);
 287   SetColPadSize(2,0.71);
 288   SetColPadSize(3,0.74);
 289   SetColPadSize(4,0.77);
 290   SetColPadSize(5,0.80);
 291
 292   // The pad row (z-direction)
 293   SetNRowPad();
 294
 295   // The number of time bins. Default is 100 ns timbin size
 296   SetNTimeBin(15);
 297
 298   // Additional time bins before and after the drift region.
 299   // Default is to only sample the drift region
 300   SetExpandTimeBin(0,0);
 301
 302   // The rotation matrix elements
 303   Float_t phi = 0;
 304   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 305     phi = -2.0 * kPI /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 306     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 307     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 308     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 309     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 310     phi = -1.0 * phi;
 311     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 312     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 313     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 314     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 315   }
 316
 317 }
 318
 319 //_____________________________________________________________________________
 320 void AliTRDgeometry::SetNRowPad(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t npad)
 321 {
 322   //
 323   // Redefines the number of pads in raw direction for
 324   // a given plane and chamber number
 325   //
 326
 327   for (Int_t isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 328
 329     fRowMax[p][c][isect] = npad;
 330
 331     fRowPadSize[p][c][isect] = (fClength[p][c] - 2.*fgkRpadW)
 332                              / ((Float_t) npad);
 333
 334   }
 335
 336 }
 337
 338 //_____________________________________________________________________________
 339 void AliTRDgeometry::SetNRowPad()
 340 {
 341   //
 342   // Defines the number of pads in row direction
 343   //
 344
 345   Int_t isect;
 346   Int_t icham;
 347   Int_t iplan;
 348
 349   Int_t rowMax[kNplan][kNcham] = { { 16, 16, 12, 16, 16 }
 350                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 351                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 352                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
 353                                  , { 14, 16, 12, 16, 14 }
 354                                  , { 13, 16, 12, 16, 13 } };
 355
 356   for (isect = 0; isect < kNsect; isect++) {
 357     for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 358       for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 359
 360         fRowMax[iplan][icham][isect]     = rowMax[iplan][icham];
 361
 362         fRowPadSize[iplan][icham][isect] = (fClength[iplan][icham] - 2.*fgkRpadW)
 363                                          / ((Float_t) rowMax[iplan][icham]);
 364
 365         Float_t row0 = fgkRpadW - fClength[iplan][0]
 366                                 - fClength[iplan][1]
 367                                 - fClength[iplan][2]/2.;
 368         for (Int_t ic = 0; ic < icham; ic++) {
 369           row0 += fClength[iplan][ic];
 370         }
 371         fRow0[iplan][icham][isect]       = row0;
 372
 373       }
 374     }
 375   }
 376
 377 }
 378
 379 //_____________________________________________________________________________
 380 void AliTRDgeometry::SetColPadSize(const Int_t p, const Float_t s)
 381 {
 382   //
 383   // Redefines the pad size in column direction
 384   //
 385
 386   fColPadSize[p] = s;
 387   fCol0[p]       = - fCwidth[p]/2. + fgkCpadW;
 388   fColMax[p]     = ((Int_t) ((fCwidth[p] - 2. * fgkCpadW) / s));
 389
 390 }
 391
 392 //_____________________________________________________________________________
 393 void AliTRDgeometry::SetNTimeBin(const Int_t nbin)
 394 {
 395   //
 396   // Redefines the number of time bins in the drift region.
 397   // The time bin width is defined by the length of the
 398   // drift region divided by <nbin>.
 399   //
 400
 401   fTimeMax     = nbin;
 402   fTimeBinSize = fgkDrThick / ((Float_t) fTimeMax);
 403   for (Int_t iplan = 0; iplan < fgkNplan; iplan++) {
 404     fTime0[iplan]  = fgkRmin + fgkCraH + fgkCdrH
 405                              + iplan * (fgkCH + fgkVspace);
 406   }
 407
 408 }
 409
 410 //_____________________________________________________________________________
 411 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t *idtmed)
 412 {
 413   //
 414   // Create TRD geometry
 415   //
 416
 417 }
 418
 419 //_____________________________________________________________________________
 420 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local, Float_t *global) const
 421 {
 422   //
 423   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 424   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 425   //
 426
 427   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 428   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 429   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 430
 431   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global);
 432
 433 }
 434
 435 //_____________________________________________________________________________
 436 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 437                                   , Float_t *local, Float_t *global) const
 438 {
 439   //
 440   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 441   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 442   //
 443
 444   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 445
 446   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
 447   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
 448   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
 449
 450   Float_t  row0      = GetRow0(iplan,icham,isect);
 451   Float_t  col0      = GetCol0(iplan);
 452   Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
 453
 454   Float_t  rot[3];
 455
 456   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 457   rot[0] = time0 - (timeSlice - fTimeBefore) * fTimeBinSize;
 458   rot[1] = col0  + padCol                    * fColPadSize[iplan];
 459   rot[2] = row0  + padRow                    * fRowPadSize[iplan][icham][isect];
 460
 461   // Rotate back to original position
 462   return RotateBack(idet,rot,global);
 463
 464 }
 465
 466 //_____________________________________________________________________________
 467 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
 468 {
 469   //
 470   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 471   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 472   // corresponding local frame <rot>.
 473   //
 474
 475   Int_t sector = GetSector(d);
 476
 477   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 478   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 479   rot[2] =  pos[2];
 480
 481   return kTRUE;
 482
 483 }
 484
 485 //_____________________________________________________________________________
 486 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
 487 {
 488   //
 489   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 490   // original position and transforms the corresponding local frame
 491   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 492   //
 493
 494   Int_t sector = GetSector(d);
 495
 496   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 497   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 498   pos[2] =  rot[2];
 499
 500   return kTRUE;
 501
 502 }
 503
 504 //_____________________________________________________________________________
 505 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(const Int_t p, const Int_t c) const
 506 {
 507   //
 508   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 509   //
 510
 511   return (p + c * fgkNplan);
 512
 513 }
 514
 515 //_____________________________________________________________________________
 516 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t s) const
 517 {
 518   //
 519   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 520   //
 521
 522   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 523
 524 }
 525
 526 //_____________________________________________________________________________
 527 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(const Int_t d) const
 528 {
 529   //
 530   // Reconstruct the plane number from the detector number
 531   //
 532
 533   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 534
 535 }
 536
 537 //_____________________________________________________________________________
 538 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(const Int_t d) const
 539 {
 540   //
 541   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 542   //
 543
 544   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 545
 546 }
 547
 548 //_____________________________________________________________________________
 549 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(const Int_t d) const
 550 {
 551   //
 552   // Reconstruct the sector number from the detector number
 553   //
 554
 555   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 556
 557 }
 558
 559 //_____________________________________________________________________________
 560 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos
 561                              , TMatrix &mat) const
 562 {
 563   //
 564   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 565   //
 566
 567   GetGlobal(p,pos);
 568   mat.Zero();
 569
 570 }
 571
 572 //_____________________________________________________________________________
 573 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos) const
 574 {
 575   //
 576   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 577   //
 578
 579   Int_t detector = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetDetector();
 580
 581   Float_t global[3];
 582   Float_t local[3];
 583   local[0] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalRow();
 584   local[1] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalCol();
 585   local[2] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalTime();
 586
 587   if (Local2Global(detector,local,global)) {
 588     pos.SetX(global[0]);
 589     pos.SetY(global[1]);
 590     pos.SetZ(global[2]);
 591   }
 592   else {
 593     pos.SetX(0.0);
 594     pos.SetY(0.0);
 595     pos.SetZ(0.0);
 596   }
 597
 598 }