4641b32591cb23a060f16064ff650402cec7df14
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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     *
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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
31 ClassImp(AliTRDgeometry)
32
33 //_____________________________________________________________________________
34
35   //
36   // The geometry constants
37   //
38   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
39   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
40   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
41   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
42
43   //
44   // Dimensions of the detector
45   //
46
47   // Inner and outer radius of the mother volumes 
48   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
49   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
50
51   // Upper and lower length of the mother volumes 
52   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35; 
53   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0; 
54
55   // Parameter of the BTR mother volumes 
56   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0; 
57   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
58   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
59   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
60   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5; 
61   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;  
62
63   // The super module side plates
64   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMpltT  = 0.2;
65   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMgapT  = 0.5;  
66
67   // Height of different chamber parts
68   // Radiator
69   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8; 
70   // Drift region
71   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
72   // Amplification region
73   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
74   // Readout
75   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.316;
76   // Total height
77   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
78                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
79                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
80                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;  
81
82   // Vertical spacing of the chambers
83   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   1.784;
84
85   // Horizontal spacing of the chambers
86   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
87
88   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
89   // Lower aluminum frame
90   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
91   // Lower G10 frame sides
92   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
93   // Lower G10 frame front
94   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
95   // Upper G10 frame
96   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
97   // Upper Al frame
98   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
99
100   // Additional width of the readout chamber frames
101   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
102
103   // Difference of outer chamber width and pad plane width
104   //const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
105   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   0.0;
106   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.0;
107
108   //
109   // Thickness of the the material layers
110   //
111   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;  
112   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
113   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;    
114   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
115   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
116                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
117   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001; 
118   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06; 
119   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044; 
120   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
121   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
122
123   //
124   // Position of the material layers
125   //
126   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
127   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
128   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
129   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
130   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
131   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
133   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
135
136 //_____________________________________________________________________________
137 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
138 {
139   //
140   // AliTRDgeometry default constructor
141   //
142
143   Init();
144
145 }
146
147 //_____________________________________________________________________________
148 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
149 {
150   //
151   // AliTRDgeometry destructor
152   //
153
154 }
155
156 //_____________________________________________________________________________
157 void AliTRDgeometry::Init()
158 {
159   //
160   // Initializes the geometry parameter
161   //
162   // The maximum number of pads
163   // and the position of pad 0,0,0 
164   // 
165   // chambers seen from the top:
166   //     +----------------------------+
167   //     |                            |
168   //     |                            |      ^
169   //     |                            |  rphi|
170   //     |                            |      |
171   //     |0                           |      | 
172   //     +----------------------------+      +------>
173   //                                             z 
174   // chambers seen from the side:            ^
175   //     +----------------------------+ drift|
176   //     |0                           |      |
177   //     |                            |      |
178   //     +----------------------------+      +------>
179   //                                             z
180   //                                             
181   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region 
182   // closest to the readout !!!
183   //
184
185   Int_t icham;
186   Int_t iplan;
187   Int_t isect;
188
189   // The outer width of the chambers
190   fCwidth[0] =  94.8;
191   fCwidth[1] =  99.3;
192   fCwidth[2] = 103.7;
193   fCwidth[3] = 108.1;
194   fCwidth[4] = 112.6;
195   fCwidth[5] = 117.0;
196
197   // The outer lengths of the chambers
198   // Includes the spacings between the chambers!
199   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
200                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
201                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
202                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
203                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 }
204                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
205
206   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
207     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
208       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
209       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
210       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
211     }
212   }
213
214   // The rotation matrix elements
215   Float_t phi = 0;
216   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
217     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
218     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
219     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
220     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
221     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
222     phi = -1.0 * phi;
223     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
224     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
225     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
226     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
227   }
228  
229 }
230
231 //_____________________________________________________________________________
232 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t* )
233 {
234   //
235   // Create TRD geometry
236   //
237
238 }
239
240 //_____________________________________________________________________________
241 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local
242                                    , Float_t *global
243                                    , AliTRDparameter *par) const
244 {
245   //
246   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
247   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
248   //
249
250   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
251   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
252   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
253
254   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global,par);
255
256 }
257  
258 //_____________________________________________________________________________
259 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
260                                   , Float_t *local, Float_t *global
261                                   , AliTRDparameter *par) const
262 {
263   //
264   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
265   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
266   //
267
268   if (!par) {
269     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
270     return kFALSE;
271   }
272
273   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
274
275   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
276   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
277   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
278
279   Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
280   Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
281   Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
282
283   Float_t  rot[3];
284
285   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
286   rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore()) 
287          * par->GetTimeBinSize();
288   rot[1] = col0  + padCol                    
289          * par->GetColPadSize(iplan);
290   rot[2] = row0  + padRow                    
291          * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
292
293   // Rotate back to original position
294   return RotateBack(idet,rot,global);
295
296 }
297
298
299
300 //_____________________________________________________________________________
301 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Local(Int_t mode, Float_t *local, Float_t *global, Int_t* index,  AliTRDparameter *par) const
302 {
303   //
304   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
305   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
306   //
307   //index[0]=plane number
308   //index[1]=chamber number
309   //index[2]=sector number
310   //
311   // mode=0  - local coordinate in y, z,             x - rotated global   
312   // mode=2  - local coordinate in pad, and pad row, x - rotated global
313   //
314   if (!par) {
315     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
316     return kFALSE;
317   }
318   
319   //Int_t    idet    = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
320   Int_t    idet      = GetDetector(index[0],index[1],index[2]); // Detector number
321   Rotate(idet,global,local);
322   if (mode==0) return kTRUE;
323   //
324   //  Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
325   //Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
326   //Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
327   //
328   // mode 1 to be implemented later
329   // calculate (x,y,z) position in time bin pad row pad
330   //
331   //rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore()) 
332   //       * par->GetTimeBinSize();
333   //rot[1] = col0  + padCol                    
334   //       * par->GetColPadSize(iplan);
335   //rot[2] = row0  + padRow                    
336   //       * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
337
338   return kTRUE;
339
340 }
341
342 //___________________________________________________________________
343 Bool_t   AliTRDgeometry::Global2Detector(Float_t global[3], Int_t index[3], AliTRDparameter *par)
344 {
345   //  
346   //
347   //input = global position
348   //output =index
349   //index[0]=plane number
350   //index[1]=chamber number
351   //index[2]=sector number
352   Float_t fi;
353   //
354   fi = TMath::ATan2(global[1],global[0]);
355   if (fi<0) fi += 2*TMath::Pi();
356   index[2] = Int_t(TMath::Nint((fi - GetAlpha()/2.)/GetAlpha()));
357   //
358   //
359   Float_t locx = global[0] * fRotA11[index[2]] + global[1] * fRotA12[index[2]];  
360   index[0] = 0;
361   Float_t max = locx-par->GetTime0(0);
362   for (Int_t iplane=1; iplane<fgkNplan;iplane++){
363     Float_t dist = TMath::Abs(locx-par->GetTime0(iplane));
364     if (dist < max){
365       index[0] = iplane;
366       max = dist;
367     }
368   }
369   Float_t theta = TMath::ATan2(global[2],locx);
370   index[1] = TMath::Nint(float(fgkNcham)*theta/(0.25*TMath::Pi()));
371   return kTRUE;
372
373 }
374
375
376 //_____________________________________________________________________________
377 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
378 {
379   //
380   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
381   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the 
382   // corresponding local frame <rot>.
383   //
384
385   Int_t sector = GetSector(d);
386
387   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
388   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
389   rot[2] =  pos[2];
390
391   return kTRUE;
392
393 }
394
395 //_____________________________________________________________________________
396 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
397 {
398   //
399   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
400   // original position and transforms the corresponding local frame 
401   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
402   //
403
404   Int_t sector = GetSector(d);
405
406   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
407   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
408   pos[2] =  rot[2];
409
410   return kTRUE;
411
412 }
413
414 //_____________________________________________________________________________
415 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(Int_t p, Int_t c) const
416 {
417   //
418   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
419   //
420
421   return (p + c * fgkNplan);
422
423 }
424
425 //_____________________________________________________________________________
426 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(Int_t p, Int_t c, Int_t s) const
427 {
428   //
429   // Convert plane / chamber / sector into detector number
430   //
431
432   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
433
434 }
435
436 //_____________________________________________________________________________
437 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(Int_t d) const
438 {
439   //
440   // Reconstruct the plane number from the detector number
441   //
442
443   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
444
445 }
446
447 //_____________________________________________________________________________
448 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(Int_t d) const
449 {
450   //
451   // Reconstruct the chamber number from the detector number
452   //
453
454   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
455
456 }
457
458 //_____________________________________________________________________________
459 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(Int_t d) const
460 {
461   //
462   // Reconstruct the sector number from the detector number
463   //
464
465   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
466
467 }
468
469 //_____________________________________________________________________________
470 void AliTRDgeometry::SetOldGeometry()
471 {
472   //
473   // Use the old chamber lengths
474   //
475
476   Int_t icham;
477   Int_t iplan;
478
479   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
480                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
481                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
482                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
483                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
484                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
485
486   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
487     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
488       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
489     }
490   }
491
492 }
493
494 //_____________________________________________________________________________
495 AliTRDgeometry* AliTRDgeometry::GetGeometry(AliRunLoader* runLoader)
496 {
497   //
498   // load the geometry from the galice file
499   //
500
501   if (!runLoader) runLoader = AliRunLoader::GetRunLoader();
502   if (!runLoader) {
503     ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "No run loader");
504     return NULL;
505   }
506
507   TDirectory* saveDir = gDirectory;
508   runLoader->CdGAFile();
509
510   AliTRDgeometry* geom = (AliTRDgeometry*) gDirectory->Get("TRDgeometry");
511   if (!geom) ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "Geometry not found");
512
513   saveDir->cd();
514   return geom;
515 }