If the TRD geometry is not stored in the file, get it from gAlice
[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   *
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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 #include "AliRun.h"
32 #include "AliTRD.h"
33
34 ClassImp(AliTRDgeometry)
35
36 //_____________________________________________________________________________
37
38   //
39   // The geometry constants
40   //
41   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
42   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
43   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
44   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
45
46   //
47   // Dimensions of the detector
48   //
49
50   // Inner and outer radius of the mother volumes 
51   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
52   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
53
54   // Upper and lower length of the mother volumes 
55   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35; 
56   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0; 
57
58   // Parameter of the BTR mother volumes 
59   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0; 
60   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
61   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
62   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
63   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5; 
64   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;  
65
66   // The super module side plates
67   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMpltT  = 0.2;
68   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSMgapT  = 0.5;  
69
70   // Height of different chamber parts
71   // Radiator
72   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8; 
73   // Drift region
74   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
75   // Amplification region
76   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
77   // Readout
78   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.316;
79   // Total height
80   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
81                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
82                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
83                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;  
84
85   // Vertical spacing of the chambers
86   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   1.784;
87
88   // Horizontal spacing of the chambers
89   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
90
91   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
92   // Lower aluminum frame
93   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
94   // Lower G10 frame sides
95   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
96   // Lower G10 frame front
97   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
98   // Upper G10 frame
99   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
100   // Upper Al frame
101   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
102
103   // Additional width of the readout chamber frames
104   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
105
106   // Difference of outer chamber width and pad plane width
107   //const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
108   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   0.0;
109   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.0;
110
111   //
112   // Thickness of the the material layers
113   //
114   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;  
115   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
116   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;    
117   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
118   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
119                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
120   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001; 
121   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06; 
122   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044; 
123   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
124   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
125
126   //
127   // Position of the material layers
128   //
129   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
130   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
131   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
132   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
133   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
136   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
137   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
138
139 //_____________________________________________________________________________
140 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
141 {
142   //
143   // AliTRDgeometry default constructor
144   //
145
146   Init();
147
148 }
149
150 //_____________________________________________________________________________
151 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
152 {
153   //
154   // AliTRDgeometry destructor
155   //
156
157 }
158
159 //_____________________________________________________________________________
160 void AliTRDgeometry::Init()
161 {
162   //
163   // Initializes the geometry parameter
164   //
165   // The maximum number of pads
166   // and the position of pad 0,0,0 
167   // 
168   // chambers seen from the top:
169   //     +----------------------------+
170   //     |                            |
171   //     |                            |      ^
172   //     |                            |  rphi|
173   //     |                            |      |
174   //     |0                           |      | 
175   //     +----------------------------+      +------>
176   //                                             z 
177   // chambers seen from the side:            ^
178   //     +----------------------------+ drift|
179   //     |0                           |      |
180   //     |                            |      |
181   //     +----------------------------+      +------>
182   //                                             z
183   //                                             
184   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region 
185   // closest to the readout !!!
186   //
187
188   Int_t icham;
189   Int_t iplan;
190   Int_t isect;
191
192   // The outer width of the chambers
193   fCwidth[0] =  94.8;
194   fCwidth[1] =  99.3;
195   fCwidth[2] = 103.7;
196   fCwidth[3] = 108.1;
197   fCwidth[4] = 112.6;
198   fCwidth[5] = 117.0;
199
200   // The outer lengths of the chambers
201   // Includes the spacings between the chambers!
202   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 124.0, 124.0, 110.0, 124.0, 124.0 }
203                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
204                                      , { 138.0, 138.0, 110.0, 138.0, 138.0 }
205                                      , { 145.0, 145.0, 110.0, 145.0, 145.0 }
206                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 }
207                                      , { 147.0, 147.0, 110.0, 147.0, 147.0 } };
208
209   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
210     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
211       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
212       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
213       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
214     }
215   }
216
217   // The rotation matrix elements
218   Float_t phi = 0;
219   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
220     phi = -2.0 * TMath::Pi() /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
221     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
222     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
223     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
224     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
225     phi = -1.0 * phi;
226     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
227     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
228     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
229     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
230   }
231  
232 }
233
234 //_____________________________________________________________________________
235 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t* )
236 {
237   //
238   // Create TRD geometry
239   //
240
241 }
242
243 //_____________________________________________________________________________
244 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local
245                                    , Float_t *global
246                                    , AliTRDparameter *par) const
247 {
248   //
249   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
250   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
251   //
252
253   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
254   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
255   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
256
257   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global,par);
258
259 }
260  
261 //_____________________________________________________________________________
262 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
263                                   , Float_t *local, Float_t *global
264                                   , AliTRDparameter *par) const
265 {
266   //
267   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
268   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
269   //
270
271   if (!par) {
272     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
273     return kFALSE;
274   }
275
276   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
277
278   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
279   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
280   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
281
282   Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
283   Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
284   Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
285
286   Float_t  rot[3];
287
288   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
289   rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore()) 
290          * par->GetTimeBinSize();
291   rot[1] = col0  + padCol                    
292          * par->GetColPadSize(iplan);
293   rot[2] = row0  + padRow                    
294          * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
295
296   // Rotate back to original position
297   return RotateBack(idet,rot,global);
298
299 }
300
301
302
303 //_____________________________________________________________________________
304 Bool_t AliTRDgeometry::Global2Local(Int_t mode, Float_t *local, Float_t *global, Int_t* index,  AliTRDparameter *par) const
305 {
306   //
307   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
308   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
309   //
310   //index[0]=plane number
311   //index[1]=chamber number
312   //index[2]=sector number
313   //
314   // mode=0  - local coordinate in y, z,             x - rotated global   
315   // mode=2  - local coordinate in pad, and pad row, x - rotated global
316   //
317   if (!par) {
318     Error("Local2Global","No parameter defined\n");
319     return kFALSE;
320   }
321   
322   //Int_t    idet    = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
323   Int_t    idet      = GetDetector(index[0],index[1],index[2]); // Detector number
324   Rotate(idet,global,local);
325   if (mode==0) return kTRUE;
326   //
327   //  Float_t  row0      = par->GetRow0(iplan,icham,isect);
328   //Float_t  col0      = par->GetCol0(iplan);
329   //Float_t  time0     = par->GetTime0(iplan);
330   //
331   // mode 1 to be implemented later
332   // calculate (x,y,z) position in time bin pad row pad
333   //
334   //rot[0] = time0 - (timeSlice - par->GetTimeBefore()) 
335   //       * par->GetTimeBinSize();
336   //rot[1] = col0  + padCol                    
337   //       * par->GetColPadSize(iplan);
338   //rot[2] = row0  + padRow                    
339   //       * par->GetRowPadSize(iplan,icham,isect);
340
341   return kTRUE;
342
343 }
344
345 //___________________________________________________________________
346 Bool_t   AliTRDgeometry::Global2Detector(Float_t global[3], Int_t index[3], AliTRDparameter *par)
347 {
348   //  
349   //
350   //input = global position
351   //output =index
352   //index[0]=plane number
353   //index[1]=chamber number
354   //index[2]=sector number
355   Float_t fi;
356   //
357   fi = TMath::ATan2(global[1],global[0]);
358   if (fi<0) fi += 2*TMath::Pi();
359   index[2] = Int_t(TMath::Nint((fi - GetAlpha()/2.)/GetAlpha()));
360   //
361   //
362   Float_t locx = global[0] * fRotA11[index[2]] + global[1] * fRotA12[index[2]];  
363   index[0] = 0;
364   Float_t max = locx-par->GetTime0(0);
365   for (Int_t iplane=1; iplane<fgkNplan;iplane++){
366     Float_t dist = TMath::Abs(locx-par->GetTime0(iplane));
367     if (dist < max){
368       index[0] = iplane;
369       max = dist;
370     }
371   }
372   Float_t theta = TMath::ATan2(global[2],locx);
373   index[1] = TMath::Nint(float(fgkNcham)*theta/(0.25*TMath::Pi()));
374   return kTRUE;
375
376 }
377
378
379 //_____________________________________________________________________________
380 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
381 {
382   //
383   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
384   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the 
385   // corresponding local frame <rot>.
386   //
387
388   Int_t sector = GetSector(d);
389
390   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
391   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
392   rot[2] =  pos[2];
393
394   return kTRUE;
395
396 }
397
398 //_____________________________________________________________________________
399 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
400 {
401   //
402   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
403   // original position and transforms the corresponding local frame 
404   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
405   //
406
407   Int_t sector = GetSector(d);
408
409   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
410   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
411   pos[2] =  rot[2];
412
413   return kTRUE;
414
415 }
416
417 //_____________________________________________________________________________
418 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(Int_t p, Int_t c) const
419 {
420   //
421   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
422   //
423
424   return (p + c * fgkNplan);
425
426 }
427
428 //_____________________________________________________________________________
429 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(Int_t p, Int_t c, Int_t s) const
430 {
431   //
432   // Convert plane / chamber / sector into detector number
433   //
434
435   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
436
437 }
438
439 //_____________________________________________________________________________
440 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(Int_t d) const
441 {
442   //
443   // Reconstruct the plane number from the detector number
444   //
445
446   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
447
448 }
449
450 //_____________________________________________________________________________
451 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(Int_t d) const
452 {
453   //
454   // Reconstruct the chamber number from the detector number
455   //
456
457   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
458
459 }
460
461 //_____________________________________________________________________________
462 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(Int_t d) const
463 {
464   //
465   // Reconstruct the sector number from the detector number
466   //
467
468   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
469
470 }
471
472 //_____________________________________________________________________________
473 void AliTRDgeometry::SetOldGeometry()
474 {
475   //
476   // Use the old chamber lengths
477   //
478
479   Int_t icham;
480   Int_t iplan;
481
482   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
483                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
484                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
485                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
486                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
487                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
488
489   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
490     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
491       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
492     }
493   }
494
495 }
496
497 //_____________________________________________________________________________
498 AliTRDgeometry* AliTRDgeometry::GetGeometry(AliRunLoader* runLoader)
499 {
500   //
501   // load the geometry from the galice file
502   //
503
504   if (!runLoader) runLoader = AliRunLoader::GetRunLoader();
505   if (!runLoader) {
506     ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "No run loader");
507     return NULL;
508   }
509
510   TDirectory* saveDir = gDirectory;
511   runLoader->CdGAFile();
512
513   // Try from the galice.root file
514   AliTRDgeometry* geom = (AliTRDgeometry*) gDirectory->Get("TRDgeometry");
515
516   if (!geom) {
517     // It is not in the file, try to get it from gAlice, 
518     // which corresponds to the run loader 
519     AliTRD * trd = (AliTRD*)runLoader->GetAliRun()->GetDetector("TRD");
520     geom = trd->GetGeometry();
521   }
522   if (!geom) ::Error("AliTRDgeometry::GetGeometry", "Geometry not found");
523
524   saveDir->cd();
525   return geom;
526 }