New chamber geometry
[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     *
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 1.19  2002/10/14 14:57:43  hristov
19 Merging the VirtualMC branch to the main development branch (HEAD)
20
21 Revision 1.15.6.2  2002/07/24 10:09:30  alibrary
22 Updating VirtualMC
23
24 Revision 1.15.6.1  2002/06/10 15:28:58  hristov
25 Merged with v3-08-02
26
27 Revision 1.17  2002/04/05 13:20:12  cblume
28 Remove const for CreateGeometry
29
30 Revision 1.16  2002/03/28 14:59:07  cblume
31 Coding conventions
32
33 Revision 1.18  2002/06/12 09:54:35  cblume
34 Update of tracking code provided by Sergei
35
36 Revision 1.17  2002/04/05 13:20:12  cblume
37 Remove const for CreateGeometry
38
39 Revision 1.16  2002/03/28 14:59:07  cblume
40 Coding conventions
41
42 Revision 1.15  2002/02/11 14:21:16  cblume
43 Update of the geometry. Get rid of MANY
44
45 Revision 1.14  2001/11/06 17:19:41  cblume
46 Add detailed geometry and simple simulator
47
48 Revision 1.13  2001/08/02 08:30:45  cblume
49 Fix positions of cooling material
50
51 Revision 1.12  2001/05/21 16:45:47  hristov
52 Last minute changes (C.Blume)
53
54 Revision 1.11  2001/05/11 07:56:12  hristov
55 Consistent declarations needed on Alpha
56
57 Revision 1.10  2001/05/07 08:08:05  cblume
58 Update of TRD code
59
60 Revision 1.9  2001/03/27 12:48:33  cblume
61 Correct for volume overlaps
62
63 Revision 1.8  2001/03/13 09:30:35  cblume
64 Update of digitization. Moved digit branch definition to AliTRD
65
66 Revision 1.7  2001/02/14 18:22:26  cblume
67 Change in the geometry of the padplane
68
69 Revision 1.6  2000/11/01 14:53:20  cblume
70 Merge with TRD-develop
71
72 Revision 1.1.4.7  2000/10/16 01:16:53  cblume
73 Changed timebin 0 to be the one closest to the readout
74
75 Revision 1.1.4.6  2000/10/15 23:35:57  cblume
76 Include geometry constants as static member
77
78 Revision 1.1.4.5  2000/10/06 16:49:46  cblume
79 Made Getters const
80
81 Revision 1.1.4.4  2000/10/04 16:34:58  cblume
82 Replace include files by forward declarations
83
84 Revision 1.1.4.3  2000/09/22 14:43:40  cblume
85 Allow the pad/timebin-dimensions to be changed after initialization
86
87 Revision 1.1.4.2  2000/09/18 13:37:01  cblume
88 Minor coding corrections
89
90 Revision 1.5  2000/10/02 21:28:19  fca
91 Removal of useless dependecies via forward declarations
92
93 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
94 Make code compliant to coding conventions
95
96 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
97 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
98
99 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
100 Merge TRD-develop
101
102 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
103 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
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 1.1  2000/02/28 19:00:44  cblume
118 Add new TRD classes
119
120 */
121
122 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
123 //                                                                           //
124 //  TRD geometry class                                                       //
125 //                                                                           //
126 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
127
128 #include "AliMC.h"
129
130 #include "AliTRDgeometry.h"
131 #include "AliTRDparameter.h"
132 #include "AliMC.h"
133
134 ClassImp(AliTRDgeometry)
135
136 //_____________________________________________________________________________
137
138   //
139   // The geometry constants
140   //
141   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
142   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
143   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
144   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
145
146   //
147   // Dimensions of the detector
148   //
149
150   // Inner and outer radius of the mother volumes 
151   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
152   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
153
154   // Upper and lower length of the mother volumes 
155   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35; 
156   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0; 
157
158   // Parameter of the BTR mother volumes 
159   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0; 
160   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
161   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
162   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
163   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5; 
164   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;  
165
166   // Height of different chamber parts
167   // Radiator
168   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8; 
169   // Drift region
170   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
171   // Amplification region
172   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
173   // Readout
174   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.0;
175   // Total height
176   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
177                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
178                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
179                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;  
180
181   // Vertical spacing of the chambers
182   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   2.1;
183
184   // Horizontal spacing of the chambers
185   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
186
187   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
188   // Lower aluminum frame
189   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
190   // Lower G10 frame sides
191   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
192   // Lower G10 frame front
193   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
194   // Upper G10 frame
195   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
196   // Upper Al frame
197   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
198
199   // Additional width of the readout chamber frames
200   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
201
202   // Difference of outer chamber width and pad plane width
203   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
204   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.5;
205
206   //
207   // Thickness of the the material layers
208   //
209   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;  
210   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
211   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;    
212   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
213   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
214                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
215   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001; 
216   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06; 
217   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044; 
218   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
219   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
220
221   //
222   // Position of the material layers
223   //
224   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
225   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
226   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
227   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
228   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
229   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
230   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
231   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
232   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
233
234 //_____________________________________________________________________________
235 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
236 {
237   //
238   // AliTRDgeometry default constructor
239   //
240
241   Init();
242
243 }
244
245 //_____________________________________________________________________________
246 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
247 {
248   //
249   // AliTRDgeometry destructor
250   //
251
252 }
253
254 //_____________________________________________________________________________
255 void AliTRDgeometry::Init()
256 {
257   //
258   // Initializes the geometry parameter
259   //
260   // The maximum number of pads
261   // and the position of pad 0,0,0 
262   // 
263   // chambers seen from the top:
264   //     +----------------------------+
265   //     |                            |
266   //     |                            |      ^
267   //     |                            |  rphi|
268   //     |                            |      |
269   //     |0                           |      | 
270   //     +----------------------------+      +------>
271   //                                             z 
272   // chambers seen from the side:            ^
273   //     +----------------------------+ drift|
274   //     |0                           |      |
275   //     |                            |      |
276   //     +----------------------------+      +------>
277   //                                             z
278   //                                             
279   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region 
280   // closest to the readout !!!
281   //
282
283   Int_t icham;
284   Int_t iplan;
285   Int_t isect;
286
287   // The outer width of the chambers
288   fCwidth[0] =  95.6;
289   fCwidth[1] = 100.1;
290   fCwidth[2] = 104.5;
291   fCwidth[3] = 108.9;
292   fCwidth[4] = 113.4;
293   fCwidth[5] = 117.8;
294
295   // The outer lengths of the chambers
296   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
297                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
298                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
299                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
300                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 }
301                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
302
303   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
304     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
305       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
306       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
307       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
308     }
309   }
310
311   // The rotation matrix elements
312   Float_t phi = 0;
313   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
314     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
315     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
316     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
317     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
318     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
319     phi = -1.0 * phi;
320     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
321     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
322     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
323     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
324   }
325  
326 }
327
328 //_____________________________________________________________________________
329 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t *idtmed)
330 {
331   //
332   // Create TRD geometry
333   //
334
335 }
336
337 //_____________________________________________________________________________
338 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local
339                                    , Float_t *global
340                                    , AliTRDparameter *par) const
341 {
342   //
343   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
344   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
345   //
346
347   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
348   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
349   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
350
351   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global,par);
352
353 }
354  
355 //_____________________________________________________________________________
356 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
357                                   , Float_t *local, Float_t *global
358                                   , AliTRDparameter *par) const
359 {
360   //
361   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
362   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
363   //
364
365   if (!par) {
366     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
367     return kFALSE;
368   }
369
370   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
371
372   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
373   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
374   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
375
376   Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
377   Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
378   Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
379
380   Float_t  rot[3];
381
382   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
383   rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore()) 
384          * par->GetTimeBinSize();
385   rot[1] = col0  + padCol                    
386          * par->GetColPadSize(iplan);
387   rot[2] = row0  + padRow                    
388          * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
389
390   // Rotate back to original position
391   return RotateBack(idet,rot,global);
392
393 }
394
395 //_____________________________________________________________________________
396 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
397 {
398   //
399   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
400   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the 
401   // corresponding local frame <rot>.
402   //
403
404   Int_t sector = GetSector(d);
405
406   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
407   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
408   rot[2] =  pos[2];
409
410   return kTRUE;
411
412 }
413
414 //_____________________________________________________________________________
415 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
416 {
417   //
418   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
419   // original position and transforms the corresponding local frame 
420   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
421   //
422
423   Int_t sector = GetSector(d);
424
425   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
426   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
427   pos[2] =  rot[2];
428
429   return kTRUE;
430
431 }
432
433 //_____________________________________________________________________________
434 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(const Int_t p, const Int_t c) const
435 {
436   //
437   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
438   //
439
440   return (p + c * fgkNplan);
441
442 }
443
444 //_____________________________________________________________________________
445 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t s) const
446 {
447   //
448   // Convert plane / chamber / sector into detector number
449   //
450
451   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
452
453 }
454
455 //_____________________________________________________________________________
456 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(const Int_t d) const
457 {
458   //
459   // Reconstruct the plane number from the detector number
460   //
461
462   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
463
464 }
465
466 //_____________________________________________________________________________
467 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(const Int_t d) const
468 {
469   //
470   // Reconstruct the chamber number from the detector number
471   //
472
473   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
474
475 }
476
477 //_____________________________________________________________________________
478 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(const Int_t d) const
479 {
480   //
481   // Reconstruct the sector number from the detector number
482   //
483
484   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
485
486 }
487
488 //_____________________________________________________________________________
489 void AliTRDgeometry::SetOldGeometry()
490 {
491   //
492   // Use the old chamber lengths
493   //
494
495   Int_t icham;
496   Int_t iplan;
497
498   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
499                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
500                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
501                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
502                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
503                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
504
505   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
506     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
507       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
508     }
509   }
510
511 }