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 /* $Id$ */
  17
  18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                           //
  20 //  TRD geometry class                                                       //
  21 //                                                                           //
  22 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24
  25 #include <TError.h>
  26
  27 #include "AliRunLoader.h"
  28 #include "AliTRDgeometry.h"
  29 #include "AliTRDparameter.h"
  30 #include "AliTRDpadPlane.h"
  31
  32 #include "AliRun.h"
  33 #include "AliTRD.h"
  34 #include "AliTRDcalibDB.h"
  35 #include "AliTRDCommonParam.h"
  36
  37 ClassImp(AliTRDgeometry)
  38
  39 //_____________________________________________________________________________
  40
  41   //
  42   // The geometry constants
  43   //
  44   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
  45   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
  46   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
  47   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
  48
  49   //
  50   // Dimensions of the detector
  51   //
  52
  53   // Inner and outer radius of the mother volumes
  54   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
  55   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
  56
  57   // Upper and lower length of the mother volumes
  58   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35;
  59   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0;
  60
  61   // Parameter of the BTR mother volumes
  62   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0;
  63   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
  64   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
  65   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
  66   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5;
  67   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;
  68
  69   // The super module side plates
  70   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMpltT  =   0.2;
  71   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMgapT  =   0.5;
  72
  73   // Height of different chamber parts
  74   // Radiator
  75   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8;
  76   // Drift region
  77   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
  78   // Amplification region
  79   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
  80   // Readout
  81   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.316;
  82   // Total height
  83   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
  84                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
  85                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
  86                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;
  87
  88   // Vertical spacing of the chambers
  89   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   1.784;
  90
  91   // Horizontal spacing of the chambers
  92   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
  93
  94   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
  95   // Lower aluminum frame
  96   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
  97   // Lower G10 frame sides
  98   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
  99   // Lower G10 frame front
 100   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
 101   // Upper G10 frame
 102   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
 103   // Upper Al frame
 104   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
 105
 106   // Additional width of the readout chamber frames
 107   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
 108
 109   // Difference of outer chamber width and pad plane width
 110   //const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
 111   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   0.0;
 112   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.0;
 113
 114   //
 115   // Thickness of the the material layers
 116   //
 117   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;
 118   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
 119   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;
 120   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
 121   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
 122                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
 123   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001;
 124   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06;
 125   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044;
 126   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
 127   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
 128
 129   //
 130   // Position of the material layers
 131   //
 132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
 133   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
 134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
 135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
 136   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
 137   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
 138   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
 139   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
 140   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
 141
 142   const Double_t AliTRDgeometry::fgkTime0Base = Rmin() + CraHght() + CdrHght() + CamHght()/2.;
 143   const Float_t  AliTRDgeometry::fgkTime0[6]  = { fgkTime0Base + 0 * (Cheight() + Cspace()),
 144                                                   fgkTime0Base + 1 * (Cheight() + Cspace()),
 145                                                   fgkTime0Base + 2 * (Cheight() + Cspace()),
 146                                                   fgkTime0Base + 3 * (Cheight() + Cspace()),
 147                                                   fgkTime0Base + 4 * (Cheight() + Cspace()),
 148                                                   fgkTime0Base + 5 * (Cheight() + Cspace()) };
 149
 150 //_____________________________________________________________________________
 151 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
 152 {
 153   //
 154   // AliTRDgeometry default constructor
 155   //
 156
 157   Init();
 158 }
 159
 160 //_____________________________________________________________________________
 161 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
 162 {
 163   //
 164   // AliTRDgeometry destructor
 165   //
 166 }
 167
 168 //_____________________________________________________________________________
 169 void AliTRDgeometry::Init()
 170 {
 171   //
 172   // Initializes the geometry parameter
 173   //
 174   // The maximum number of pads
 175   // and the position of pad 0,0,0
 176   //
 177   // chambers seen from the top:
 178   //     +----------------------------+
 179   //     |                            |
 180   //     |                            |      ^
 181   //     |                            |  rphi|
 182   //     |                            |      |
 183   //     |0                           |      |
 184   //     +----------------------------+      +------>
 185   //                                             z
 186   // chambers seen from the side:            ^
 187   //     +----------------------------+ drift|
 188   //     |0                           |      |
 189   //     |                            |      |
 190   //     +----------------------------+      +------>
 191   //                                             z
 192   //
 193   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region
 194   // closest to the readout !!!
 195   //
 196
 197   Int_t icham;
 198   Int_t iplan;
 199   Int_t isect;
 200
 201   // The outer width of the chambers
 202   //
 203   // Changed with the introduction of
 204   // the new layer 0. The old layer 6
 205   // is removed.
 206   fCwidth[0] =  90.4;
 207   fCwidth[1] =  94.8;
 208   fCwidth[2] =  99.3;
 209   fCwidth[3] = 103.7;
 210   fCwidth[4] = 108.1;
 211   fCwidth[5] = 112.6;
 212   // Old layer 6
 213   // fCwidth[5] = 117.0;
 214
 215   // The outer lengths of the chambers
 216   // Includes the spacings between the chambers!
 217   // Changed with the introduction of
 218   // the new layer 0. The old layer 6
 219   // is removed.
 220   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 221                                      , { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
 222                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
 223                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
 224                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
 225                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 226   // Old layer 6
 227   //                                 , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
 228
 229   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
 230     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 231       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
 232       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
 233       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
 234     }
 235   }
 236
 237   // The rotation matrix elements
 238   Float_t phi = 0;
 239   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
 240     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
 241     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
 242     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
 243     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
 244     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
 245     phi = -1.0 * phi;
 246     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
 247     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
 248     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
 249     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
 250   }
 251
 252 }
 253
 254 //_____________________________________________________________________________
 255 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t* )
 256 {
 257   //
 258   // Create TRD geometry
 259   //
 260
 261 }
 262
 263 //_____________________________________________________________________________
 264 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Double_t *local
 265                                    , Double_t *global) const
 266 {
 267   //
 268   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 269   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 270   //
 271
 272   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 273   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 274   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 275
 276   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global);
 277
 278 }
 279
 280 //_____________________________________________________________________________
 281 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 282                                   , Double_t *local, Double_t *global) const
 283 {
 284   //
 285   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 286   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 287   //
 288
 289   AliTRDCommonParam* commonParam = AliTRDCommonParam::Instance();
 290   if (!commonParam)
 291     return kFALSE;
 292
 293   AliTRDcalibDB* calibration = AliTRDcalibDB::Instance();
 294   if (!calibration)
 295     return kFALSE;
 296
 297   AliTRDpadPlane *padPlane = commonParam->GetPadPlane(iplan,icham);
 298
 299   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 300   Int_t    row       = ((Int_t) local[0]);
 301   Int_t    col       = ((Int_t) local[1]);
 302   Float_t  timeSlice = local[2] + 0.5;
 303   Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
 304
 305   Double_t  rot[3];
 306   rot[0] = time0 - (timeSlice - calibration->GetT0(iplan, icham, isect, col, row))
 307       * calibration->GetVdrift(iplan, icham, isect, col, row)/calibration->GetSamplingFrequency();
 308   rot[1] = padPlane->GetColPos(col) - 0.5 * padPlane->GetColSize(col);
 309   rot[2] = padPlane->GetRowPos(row) - 0.5 * padPlane->GetRowSize(row);
 310
 311   // Rotate back to original position
 312   Int_t idet = GetDetector(iplan,icham,isect);
 313   return RotateBack(idet,rot,global);
 314
 315 }
 316
 317 //_____________________________________________________________________________
 318 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Local(Int_t mode, Double_t *local, Double_t *global
 319                                    , Int_t* index,  AliTRDparameter *par) const
 320 {
 321   //
 322   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 323   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 324   //
 325   // index[0] = plane number
 326   // index[1] = chamber number
 327   // index[2] = sector number
 328   //
 329   // mode=0  - local coordinate in y, z,             x - rotated global
 330   // mode=2  - local coordinate in pad, and pad row, x - rotated global
 331   //
 332
 333   if (!par) {
 334     Error("Global2Local","No parameter defined\n");
 335     return kFALSE;
 336   }
 337
 338   //Int_t    idet    = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 339   Int_t    idet      = GetDetector(index[0],index[1],index[2]); // Detector number
 340   Rotate(idet,global,local);
 341   if (mode==0) return kTRUE;
 342   //
 343   //  Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
 344   //Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
 345   //Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
 346   //
 347   // mode 1 to be implemented later
 348   // calculate (x,y,z) position in time bin pad row pad
 349   //
 350   //rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore())
 351   //       * par->GetDriftVelocity()/par->GetSamplingFrequency();
 352   //rot[1] = col0  + padCol
 353   //       * par->GetColPadSize(iplan);
 354   //rot[2] = row0  + padRow
 355   //       * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
 356
 357   return kTRUE;
 358
 359 }
 360
 361 //_____________________________________________________________________________
 362 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Detector(Double_t global[3], Int_t index[3])
 363 {
 364   //
 365   // input    = global position
 366   // output   = index
 367   // index[0] = plane number
 368   // index[1] = chamber number
 369   // index[2] = sector number
 370   //
 371
 372   Float_t fi;
 373   //
 374   fi = TMath::ATan2(global[1],global[0]);
 375   if (fi<0) fi += 2*TMath::Pi();
 376   index[2] = Int_t(TMath::Nint((fi - GetAlpha()/2.)/GetAlpha()));
 377   //
 378   //
 379   Float_t locx = global[0] * fRotA11[index[2]] + global[1] * fRotA12[index[2]];
 380   index[0] = 0;
 381   Float_t max = locx - GetTime0(0);
 382   for (Int_t iplane=1; iplane<fgkNplan;iplane++){
 383     Float_t dist = TMath::Abs(locx - GetTime0(iplane));
 384     if (dist < max){
 385       index[0] = iplane;
 386       max = dist;
 387     }
 388   }
 389   Float_t theta = TMath::ATan2(global[2],locx);
 390   index[1] = TMath::Nint(float(fgkNcham)*theta/(0.25*TMath::Pi()));
 391   return kTRUE;
 392
 393 }
 394
 395
 396 //_____________________________________________________________________________
 397 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Double_t *pos, Double_t *rot) const
 398 {
 399   //
 400   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 401   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 402   // corresponding local frame <rot>.
 403   //
 404
 405   Int_t sector = GetSector(d);
 406
 407   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
 408   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
 409   rot[2] =  pos[2];
 410
 411   return kTRUE;
 412
 413 }
 414
 415 //_____________________________________________________________________________
 416 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Double_t *rot, Double_t *pos) const
 417 {
 418   //
 419   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 420   // original position and transforms the corresponding local frame
 421   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 422   //
 423
 424   Int_t sector = GetSector(d);
 425
 426   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
 427   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
 428   pos[2] =  rot[2];
 429
 430   return kTRUE;
 431
 432 }
 433
 434 //_____________________________________________________________________________
 435 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(Int_t p, Int_t c)
 436 {
 437   //
 438   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
 439   //
 440
 441   return (p + c * fgkNplan);
 442
 443 }
 444
 445 //_____________________________________________________________________________
 446 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(Int_t p, Int_t c, Int_t s)
 447 {
 448   //
 449   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 450   //
 451
 452   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
 453
 454 }
 455
 456 //_____________________________________________________________________________
 457 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(Int_t d) const
 458 {
 459   //
 460   // Reconstruct the plane number from the detector number
 461   //
 462
 463   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
 464
 465 }
 466
 467 //_____________________________________________________________________________
 468 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(Int_t d) const
 469 {
 470   //
 471   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 472   //
 473
 474   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
 475
 476 }
 477
 478 //_____________________________________________________________________________
 479 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(Int_t d) const
 480 {
 481   //
 482   // Reconstruct the sector number from the detector number
 483   //
 484
 485   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
 486
 487 }
 488
 489 //_____________________________________________________________________________
 490 AliTRDgeometry* AliTRDgeometry::GetGeometry(AliRunLoader* runLoader)
 491 {
 492   //
 493   // load the geometry from the galice file
 494   //
 495
 496   if (!runLoader) runLoader = AliRunLoader::GetRunLoader();
 497   if (!runLoader) {
 498     ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "No run loader");
 499     return NULL;
 500   }
 501
 502   TDirectory* saveDir = gDirectory;
 503   runLoader->CdGAFile();
 504
 505   // Try from the galice.root file
 506   AliTRDgeometry* geom = (AliTRDgeometry*) gDirectory->Get("TRDgeometry");
 507
 508   if (!geom) {
 509     // It is not in the file, try to get it from gAlice,
 510     // which corresponds to the run loader
 511     AliTRD * trd = (AliTRD*)runLoader->GetAliRun()->GetDetector("TRD");
 512     geom = trd->GetGeometry();
 513   }
 514   if (!geom) ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "Geometry not found");
 515
 516   saveDir->cd();
 517   return geom;
 518 }