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 1.24  2003/09/18 09:06:07  cblume
  19 Geometry update, Removal of compiler warnings
  20
  21 Revision 1.22  2002/11/21 22:38:47  alibrary
  22 Removing AliMC and AliMCProcess
  23
  24 Revision 1.21  2002/11/21 16:09:44  cblume
  25 Change fgkRpadW to 1.0 cm for new pad plane
  26
  27 Revision 1.20  2002/10/31 17:45:35  cblume
  28 New chamber geometry
  29
  30 Revision 1.19  2002/10/14 14:57:43  hristov
  31 Merging the VirtualMC branch to the main development branch (HEAD)
  32
  33 Revision 1.15.6.2  2002/07/24 10:09:30  alibrary
  34 Updating VirtualMC
  35
  36 Revision 1.15.6.1  2002/06/10 15:28:58  hristov
  37 Merged with v3-08-02
  38
  39 Revision 1.17  2002/04/05 13:20:12  cblume
  40 Remove const for CreateGeometry
  41
  42 Revision 1.16  2002/03/28 14:59:07  cblume
  43 Coding conventions
  44
  45 Revision 1.18  2002/06/12 09:54:35  cblume
  46 Update of tracking code provided by Sergei
  47
  48 Revision 1.17  2002/04/05 13:20:12  cblume
  49 Remove const for CreateGeometry
  50
  51 Revision 1.16  2002/03/28 14:59:07  cblume
  52 Coding conventions
  53
  54 Revision 1.15  2002/02/11 14:21:16  cblume
  55 Update of the geometry. Get rid of MANY
  56
  57 Revision 1.14  2001/11/06 17:19:41  cblume
  58 Add detailed geometry and simple simulator
  59
  60 Revision 1.13  2001/08/02 08:30:45  cblume
  61 Fix positions of cooling material
  62
  63 Revision 1.12  2001/05/21 16:45:47  hristov
  64 Last minute changes (C.Blume)
  65
  66 Revision 1.11  2001/05/11 07:56:12  hristov
  67 Consistent declarations needed on Alpha
  68
  69 Revision 1.10  2001/05/07 08:08:05  cblume
  70 Update of TRD code
  71
  72 Revision 1.9  2001/03/27 12:48:33  cblume
  73 Correct for volume overlaps
  74
  75 Revision 1.8  2001/03/13 09:30:35  cblume
  76 Update of digitization. Moved digit branch definition to AliTRD
  77
  78 Revision 1.7  2001/02/14 18:22:26  cblume
  79 Change in the geometry of the padplane
  80
  81 Revision 1.6  2000/11/01 14:53:20  cblume
  82 Merge with TRD-develop
  83
  84 Revision 1.1.4.7  2000/10/16 01:16:53  cblume
  85 Changed timebin 0 to be the one closest to the readout
  86
  87 Revision 1.1.4.6  2000/10/15 23:35:57  cblume
  88 Include geometry constants as static member
  89
  90 Revision 1.1.4.5  2000/10/06 16:49:46  cblume
  91 Made Getters const
  92
  93 Revision 1.1.4.4  2000/10/04 16:34:58  cblume
  94 Replace include files by forward declarations
  95
  96 Revision 1.1.4.3  2000/09/22 14:43:40  cblume
  97 Allow the pad/timebin-dimensions to be changed after initialization
  98
  99 Revision 1.1.4.2  2000/09/18 13:37:01  cblume
 100 Minor coding corrections
 101
 102 Revision 1.5  2000/10/02 21:28:19  fca
 103 Removal of useless dependecies via forward declarations
 104
 105 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
 106 Make code compliant to coding conventions
 107
 108 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
 109 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
 110
 111 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
 112 Merge TRD-develop
 113
 114 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
 115 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
 116
 117 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
 118 Make code compliant to coding conventions
 119
 120 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
 121 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
 122
 123 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
 124 Merge TRD-develop
 125
 126 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
 127 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
 128
 129 Revision 1.1  2000/02/28 19:00:44  cblume
 130 Add new TRD classes
 131
 132 */
 133
 134 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 135 //                                                                           //
 136 //  TRD geometry class                                                       //
 137 //                                                                           //
 138 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 139
 140
 141 #include "AliTRDgeometry.h"
 142 #include "AliTRDparameter.h"
 143
 144 ClassImp(AliTRDgeometry)
 145
 146 //_____________________________________________________________________________
 147
 148   //
 149   // The geometry constants
 150   //
 151   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
 152   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
 153   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
 154   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
 155
 156   //
 157   // Dimensions of the detector
 158   //
 159
 160   // Inner and outer radius of the mother volumes
 161   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
 162   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
 163
 164   // Upper and lower length of the mother volumes
 165   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
 166   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
 167
 168   // Parameter of the BTR mother volumes
 169   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
 170   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
 171   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
 172   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
 173   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
 174   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
 175
 176   // The super module side plates
 177   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMpltT  = 0.2;
 178   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMgapT  = 0.5;
 179
 180   // Height of different chamber parts
 181   // Radiator
 182   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
 183   // Drift region
 184   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
 185   // Amplification region
 186   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
 187   // Readout
 188   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.316;
 189   // Total height
 190   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
 191                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
 192                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
 193                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
 194
 195   // Vertical spacing of the chambers
 196   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   1.784;
 197
 198   // Horizontal spacing of the chambers
 199   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
 200
 201   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
 202   // Lower aluminum frame
 203   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
 204   // Lower G10 frame sides
 205   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
 206   // Lower G10 frame front
 207   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
 208   // Upper G10 frame
 209   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 210   // Upper Al frame
 211   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 212
 213   // Additional width of the readout chamber frames
 214   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 215
 216   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 217   //const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 218   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   0.0;
 219   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.0;
 220
 221   //
 222   // Thickness of the the material layers
 223   //
 224   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 225   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 226   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 227   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 228   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 229                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 230   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 231   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 232   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 233   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 234   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 235
 236   //
 237   // Position of the material layers
 238   //
 239   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 240   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 241   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 242   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 243   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 244   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 245   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 246   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 247   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 248
 249 //_____________________________________________________________________________
 250 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 251 {
 252   //
 253   // AliTRDgeometry default constructor
 254   //
 255
 256   Init();
 257
 258 }
 259
 260 //_____________________________________________________________________________
 261 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 262 {
 263   //
 264   // AliTRDgeometry destructor
 265   //
 266
 267 }
 268
 269 //_____________________________________________________________________________
 270 void AliTRDgeometry::Init()
 271 {
 272   //
 273   // Initializes the geometry parameter
 274   //
 275   // The maximum number of pads
 276   // and the position of pad 0,0,0
 277   //
 278   // chambers seen from the top:
 279   //     +----------------------------+
 280   //     |                            |
 281   //     |                            |      ^
 282   //     |                            |  rphi|
 283   //     |                            |      |
 284   //     |0                           |      |
 285   //     +----------------------------+      +------>
 286   //                                             z
 287   // chambers seen from the side:            ^
 288   //     +----------------------------+ drift|
 289   //     |0                           |      |
 290   //     |                            |      |
 291   //     +----------------------------+      +------>
 292   //                                             z
 293   //
 294   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 295   // closest to the readout !!!
 296   //
 297
 298   Int_t icham;
 299   Int_t iplan;
 300   Int_t isect;
 301
 302   // The outer width of the chambers
 303   fCwidth[0] =  94.8;
 304   fCwidth[1] =  99.3;
 305   fCwidth[2] = 103.7;
 306   fCwidth[3] = 108.1;
 307   fCwidth[4] = 112.6;
 308   fCwidth[5] = 117.0;
 309
 310   // The outer lengths of the chambers
 311   // Includes the spacings between the chambers!
 312   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 313                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 314                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
 315                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
 316                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 }
 317                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 318
 319   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 320     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 321       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 322       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 323       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 324     }
 325   }
 326
 327   // The rotation matrix elements
 328   Float_t phi = 0;
 329   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 330     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 331     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 332     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 333     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 334     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 335     phi = -1.0 * phi;
 336     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 337     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 338     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 339     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 340   }
 341
 342 }
 343
 344 //_____________________________________________________________________________
 345 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t* )
 346 {
 347   //
 348   // Create TRD geometry
 349   //
 350
 351 }
 352
 353 //_____________________________________________________________________________
 354 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local
 355                                    , Float_t *global
 356                                    , AliTRDparameter *par) const
 357 {
 358   //
 359   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 360   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 361   //
 362
 363   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 364   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 365   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 366
 367   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global,par);
 368
 369 }
 370
 371 //_____________________________________________________________________________
 372 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 373                                   , Float_t *local, Float_t *global
 374                                   , AliTRDparameter *par) const
 375 {
 376   //
 377   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 378   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 379   //
 380
 381   if (!par) {
 382     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
 383     return kFALSE;
 384   }
 385
 386   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 387
 388   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
 389   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
 390   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
 391
 392   Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
 393   Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
 394   Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
 395
 396   Float_t  rot[3];
 397
 398   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 399   rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 400          * par->GetTimeBinSize();
 401   rot[1] = col0  + padCol
 402          * par->GetColPadSize(iplan);
 403   rot[2] = row0  + padRow
 404          * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
 405
 406   // Rotate back to original position
 407   return RotateBack(idet,rot,global);
 408
 409 }
 410
 411
 412
 413 //_____________________________________________________________________________
 414 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Local(Int_t mode, Float_t *local, Float_t *global, Int_t* index,  AliTRDparameter *par) const
 415 {
 416   //
 417   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 418   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 419   //
 420   //index[0]=plane number
 421   //index[1]=chamber number
 422   //index[2]=sector number
 423   //
 424   // mode=0  - local coordinate in y, z,             x - rotated global
 425   // mode=2  - local coordinate in pad, and pad row, x - rotated global
 426   //
 427   if (!par) {
 428     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
 429     return kFALSE;
 430   }
 431
 432   //Int_t    idet    = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 433   Int_t    idet      = GetDetector(index[0],index[1],index[2]); // Detector number
 434   Rotate(idet,global,local);
 435   if (mode==0) return kTRUE;
 436   //
 437   //  Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
 438   //Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
 439   //Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
 440   //
 441   // mode 1 to be implemented later
 442   // calculate (x,y,z) position in time bin pad row pad
 443   //
 444   //rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 445   //       * par->GetTimeBinSize();
 446   //rot[1] = col0  + padCol
 447   //       * par->GetColPadSize(iplan);
 448   //rot[2] = row0  + padRow
 449   //       * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
 450
 451   return kTRUE;
 452
 453 }
 454
 455 //___________________________________________________________________
 456 Bool_t   AliTRDgeometry::Global2Detector(Float_t global[3], Int_t index[3], AliTRDparameter *par)
 457 {
 458   //
 459   //
 460   //input = global position
 461   //output =index
 462   //index[0]=plane number
 463   //index[1]=chamber number
 464   //index[2]=sector number
 465   Float_t fi;
 466   //
 467   fi = TMath::ATan2(global[1],global[0]);
 468   if (fi<0) fi += 2*TMath::Pi();
 469   index[2] = Int_t(TMath::Nint((fi - GetAlpha()/2.)/GetAlpha()));
 470   //
 471   //
 472   Float_t locx = global[0] * fRotA11[index[2]] + global[1] * fRotA12[index[2]];
 473   index[0] = 0;
 474   Float_t max = locx-par->GetTime0(0);
 475   for (Int_t iplane=1; iplane<fgkNplan;iplane++){
 476     Float_t dist = TMath::Abs(locx-par->GetTime0(iplane));
 477     if (dist < max){
 478       index[0] = iplane;
 479       max = dist;
 480     }
 481   }
 482   Float_t theta = TMath::ATan2(global[2],locx);
 483   index[1] = TMath::Nint(float(fgkNcham)*theta/(0.25*TMath::Pi()));
 484   return kTRUE;
 485
 486 }
 487
 488
 489 //_____________________________________________________________________________
 490 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
 491 {
 492   //
 493   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 494   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 495   // corresponding local frame <rot>.
 496   //
 497
 498   Int_t sector = GetSector(d);
 499
 500   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 501   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 502   rot[2] =  pos[2];
 503
 504   return kTRUE;
 505
 506 }
 507
 508 //_____________________________________________________________________________
 509 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
 510 {
 511   //
 512   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 513   // original position and transforms the corresponding local frame
 514   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 515   //
 516
 517   Int_t sector = GetSector(d);
 518
 519   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 520   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 521   pos[2] =  rot[2];
 522
 523   return kTRUE;
 524
 525 }
 526
 527 //_____________________________________________________________________________
 528 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(const Int_t p, const Int_t c) const
 529 {
 530   //
 531   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 532   //
 533
 534   return (p + c * fgkNplan);
 535
 536 }
 537
 538 //_____________________________________________________________________________
 539 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t s) const
 540 {
 541   //
 542   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 543   //
 544
 545   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 546
 547 }
 548
 549 //_____________________________________________________________________________
 550 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(const Int_t d) const
 551 {
 552   //
 553   // Reconstruct the plane number from the detector number
 554   //
 555
 556   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 557
 558 }
 559
 560 //_____________________________________________________________________________
 561 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(const Int_t d) const
 562 {
 563   //
 564   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 565   //
 566
 567   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 568
 569 }
 570
 571 //_____________________________________________________________________________
 572 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(const Int_t d) const
 573 {
 574   //
 575   // Reconstruct the sector number from the detector number
 576   //
 577
 578   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 579
 580 }
 581
 582 //_____________________________________________________________________________
 583 void AliTRDgeometry::SetOldGeometry()
 584 {
 585   //
 586   // Use the old chamber lengths
 587   //
 588
 589   Int_t icham;
 590   Int_t iplan;
 591
 592   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
 593                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 594                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
 595                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
 596                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
 597                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
 598
 599   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 600     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 601       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 602     }
 603   }
 604
 605 }