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