b007e431496c6bf3a3598453756c756ae9a78551
[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 1.16  2002/03/28 14:59:07  cblume
19 Coding conventions
20
21 Revision 1.15  2002/02/11 14:21:16  cblume
22 Update of the geometry. Get rid of MANY
23
24 Revision 1.14  2001/11/06 17:19:41  cblume
25 Add detailed geometry and simple simulator
26
27 Revision 1.13  2001/08/02 08:30:45  cblume
28 Fix positions of cooling material
29
30 Revision 1.12  2001/05/21 16:45:47  hristov
31 Last minute changes (C.Blume)
32
33 Revision 1.11  2001/05/11 07:56:12  hristov
34 Consistent declarations needed on Alpha
35
36 Revision 1.10  2001/05/07 08:08:05  cblume
37 Update of TRD code
38
39 Revision 1.9  2001/03/27 12:48:33  cblume
40 Correct for volume overlaps
41
42 Revision 1.8  2001/03/13 09:30:35  cblume
43 Update of digitization. Moved digit branch definition to AliTRD
44
45 Revision 1.7  2001/02/14 18:22:26  cblume
46 Change in the geometry of the padplane
47
48 Revision 1.6  2000/11/01 14:53:20  cblume
49 Merge with TRD-develop
50
51 Revision 1.1.4.7  2000/10/16 01:16:53  cblume
52 Changed timebin 0 to be the one closest to the readout
53
54 Revision 1.1.4.6  2000/10/15 23:35:57  cblume
55 Include geometry constants as static member
56
57 Revision 1.1.4.5  2000/10/06 16:49:46  cblume
58 Made Getters const
59
60 Revision 1.1.4.4  2000/10/04 16:34:58  cblume
61 Replace include files by forward declarations
62
63 Revision 1.1.4.3  2000/09/22 14:43:40  cblume
64 Allow the pad/timebin-dimensions to be changed after initialization
65
66 Revision 1.1.4.2  2000/09/18 13:37:01  cblume
67 Minor coding corrections
68
69 Revision 1.5  2000/10/02 21:28:19  fca
70 Removal of useless dependecies via forward declarations
71
72 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
73 Make code compliant to coding conventions
74
75 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
76 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
77
78 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
79 Merge TRD-develop
80
81 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
82 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
83
84 Revision 1.4  2000/06/08 18:32:58  cblume
85 Make code compliant to coding conventions
86
87 Revision 1.3  2000/06/07 16:25:37  cblume
88 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
89
90 Revision 1.2  2000/05/08 16:17:27  cblume
91 Merge TRD-develop
92
93 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:45:55  cblume
94 Bug fix in RotateBack(). Geometry update
95
96 Revision 1.1  2000/02/28 19:00:44  cblume
97 Add new TRD classes
98
99 */
100
101 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
102 //                                                                           //
103 //  TRD geometry class                                                       //
104 //                                                                           //
105 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
106
107 #include "AliMC.h"
108
109 #include "AliTRDgeometry.h"
110 #include "AliTRDrecPoint.h"
111 #include "AliMC.h"
112
113 ClassImp(AliTRDgeometry)
114
115 //_____________________________________________________________________________
116
117   //
118   // The geometry constants
119   //
120   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNsect   = kNsect;
121   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNplan   = kNplan;
122   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNcham   = kNcham;
123   const Int_t   AliTRDgeometry::fgkNdet    = kNdet;
124
125   //
126   // Dimensions of the detector
127   //
128
129   // Inner and outer radius of the mother volumes 
130   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmin    = 294.0;
131   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRmax    = 368.0;
132
133   // Upper and lower length of the mother volumes 
134   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax1   = 378.35; 
135   const Float_t AliTRDgeometry::fgkZmax2   = 302.0; 
136
137   // Parameter of the BTR mother volumes 
138   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSheight =  74.0; 
139   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth1 =  99.613;
140   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSwidth2 = 125.707;
141   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR1 = 751.0;
142   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR2 = 313.5; 
143   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSlenTR3 = 159.5;  
144
145   // Height of different chamber parts
146   // Radiator
147   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCraH    =   4.8; 
148   // Drift region
149   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCdrH    =   3.0;
150   // Amplification region
151   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCamH    =   0.7;
152   // Readout
153   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroH    =   2.0;
154   // Total height
155   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCH      = AliTRDgeometry::fgkCraH
156                                            + AliTRDgeometry::fgkCdrH
157                                            + AliTRDgeometry::fgkCamH
158                                            + AliTRDgeometry::fgkCroH;  
159
160   // Vertical spacing of the chambers
161   const Float_t AliTRDgeometry::fgkVspace  =   2.1;
162
163   // Horizontal spacing of the chambers
164   const Float_t AliTRDgeometry::fgkHspace  =   2.0;
165
166   // Thicknesses of different parts of the chamber frame
167   // Lower aluminum frame
168   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCalT    =   0.3;
169   // Lower G10 frame sides
170   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclsT   =   0.3;
171   // Lower G10 frame front
172   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCclfT   =   1.0;
173   // Upper G10 frame
174   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCcuT    =   0.9;
175   // Upper Al frame
176   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCauT    =   1.5;
177
178   // Additional width of the readout chamber frames
179   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCroW    =   0.9;
180
181   // Difference of outer chamber width and pad plane width
182   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCpadW   =   1.0;
183   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRpadW   =   1.5;
184
185   //
186   // Thickness of the the material layers
187   //
188   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaThick = 0.3646;  
189   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyThick = 0.005;
190   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrThick = AliTRDgeometry::fgkCdrH;    
191   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmThick = AliTRDgeometry::fgkCamH;
192   const Float_t AliTRDgeometry::fgkXeThick = AliTRDgeometry::fgkDrThick
193                                            + AliTRDgeometry::fgkAmThick;
194   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuThick = 0.001; 
195   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuThick = 0.06; 
196   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeThick = 0.0044; 
197   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoThick = 0.02;
198   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaThick = 0.02;
199
200   //
201   // Position of the material layers
202   //
203   const Float_t AliTRDgeometry::fgkRaZpos  = -1.50;
204   const Float_t AliTRDgeometry::fgkMyZpos  =  0.895;
205   const Float_t AliTRDgeometry::fgkDrZpos  =  2.4;
206   const Float_t AliTRDgeometry::fgkAmZpos  =  0.0;
207   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCuZpos  = -0.9995;
208   const Float_t AliTRDgeometry::fgkSuZpos  =  0.0000;
209   const Float_t AliTRDgeometry::fgkFeZpos  =  0.0322;
210   const Float_t AliTRDgeometry::fgkCoZpos  =  0.97;
211   const Float_t AliTRDgeometry::fgkWaZpos  =  0.99;
212
213 //_____________________________________________________________________________
214 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
215 {
216   //
217   // AliTRDgeometry default constructor
218   //
219
220   Init();
221
222 }
223
224 //_____________________________________________________________________________
225 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
226 {
227   //
228   // AliTRDgeometry destructor
229   //
230
231 }
232
233 //_____________________________________________________________________________
234 void AliTRDgeometry::Init()
235 {
236   //
237   // Initializes the geometry parameter
238   //
239   // The maximum number of pads
240   // and the position of pad 0,0,0 
241   // 
242   // chambers seen from the top:
243   //     +----------------------------+
244   //     |                            |
245   //     |                            |      ^
246   //     |                            |  rphi|
247   //     |                            |      |
248   //     |0                           |      | 
249   //     +----------------------------+      +------>
250   //                                             z 
251   // chambers seen from the side:            ^
252   //     +----------------------------+ drift|
253   //     |0                           |      |
254   //     |                            |      |
255   //     +----------------------------+      +------>
256   //                                             z
257   //                                             
258   // IMPORTANT: time bin 0 is now the first one in the drift region 
259   // closest to the readout !!!
260   //
261
262   Int_t icham;
263   Int_t iplan;
264   Int_t isect;
265
266   // The outer width of the chambers
267   fCwidth[0] =  95.6;
268   fCwidth[1] = 100.1;
269   fCwidth[2] = 104.5;
270   fCwidth[3] = 108.9;
271   fCwidth[4] = 113.4;
272   fCwidth[5] = 117.8;
273
274   // The outer lengths of the chambers
275   Float_t length[kNplan][kNcham]   = { { 123.5, 123.5, 110.0, 123.5, 123.5 }
276                                      , { 131.0, 131.0, 110.0, 131.0, 131.0 }
277                                      , { 134.5, 138.5, 110.0, 138.5, 134.5 }
278                                      , { 142.0, 146.0, 110.0, 146.0, 142.0 }
279                                      , { 142.0, 153.0, 110.0, 153.0, 142.0 }
280                                      , { 134.0, 160.5, 110.0, 160.5, 134.0 } };
281
282   for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
283     for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
284       fClength[iplan][icham]   = length[iplan][icham];
285       fClengthPH[iplan][icham] = 0.0;
286       fClengthRH[iplan][icham] = 0.0;
287     }
288   }
289
290   // The pad size in column direction (rphi-direction)  
291   SetColPadSize(0,0.65);
292   SetColPadSize(1,0.68);
293   SetColPadSize(2,0.71);
294   SetColPadSize(3,0.74);
295   SetColPadSize(4,0.77);
296   SetColPadSize(5,0.80);
297
298   // The pad row (z-direction)
299   SetNRowPad();
300
301   // The number of time bins. Default is 100 ns timbin size
302   SetNTimeBin(15);
303
304   // Additional time bins before and after the drift region.
305   // Default is to only sample the drift region
306   SetExpandTimeBin(0,0);
307
308   // The rotation matrix elements
309   Float_t phi = 0;
310   for (isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
311     phi = -2.0 * kPI /  (Float_t) fgkNsect * ((Float_t) isect + 0.5);
312     fRotA11[isect] = TMath::Cos(phi);
313     fRotA12[isect] = TMath::Sin(phi);
314     fRotA21[isect] = TMath::Sin(phi);
315     fRotA22[isect] = TMath::Cos(phi);
316     phi = -1.0 * phi;
317     fRotB11[isect] = TMath::Cos(phi);
318     fRotB12[isect] = TMath::Sin(phi);
319     fRotB21[isect] = TMath::Sin(phi);
320     fRotB22[isect] = TMath::Cos(phi);
321   }
322  
323 }
324
325 //_____________________________________________________________________________
326 void AliTRDgeometry::SetNRowPad(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t npad)
327 {
328   //
329   // Redefines the number of pads in raw direction for
330   // a given plane and chamber number
331   //
332
333   for (Int_t isect = 0; isect < fgkNsect; isect++) {
334
335     fRowMax[p][c][isect] = npad;  
336  
337     fRowPadSize[p][c][isect] = (fClength[p][c] - 2.*fgkRpadW)
338                              / ((Float_t) npad);
339
340   }
341
342 }
343
344 //_____________________________________________________________________________
345 void AliTRDgeometry::SetNRowPad()
346 {
347   //
348   // Defines the number of pads in row direction
349   //
350
351   Int_t isect;
352   Int_t icham;
353   Int_t iplan;
354
355   Int_t rowMax[kNplan][kNcham] = { { 16, 16, 12, 16, 16 }
356                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
357                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
358                                  , { 16, 16, 12, 16, 16 }
359                                  , { 14, 16, 12, 16, 14 }
360                                  , { 13, 16, 12, 16, 13 } };
361
362   for (isect = 0; isect < kNsect; isect++) {
363     for (icham = 0; icham < kNcham; icham++) {
364       for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
365
366         fRowMax[iplan][icham][isect]     = rowMax[iplan][icham];
367  
368         fRowPadSize[iplan][icham][isect] = (fClength[iplan][icham] - 2.*fgkRpadW)
369                                          / ((Float_t) rowMax[iplan][icham]);
370
371         Float_t row0 = fgkRpadW - fClength[iplan][0] 
372                                 - fClength[iplan][1] 
373                                 - fClength[iplan][2]/2.;
374         for (Int_t ic = 0; ic < icham; ic++) {
375           row0 += fClength[iplan][ic];
376         }
377         fRow0[iplan][icham][isect]       = row0;
378
379       }
380     }
381   }
382
383 }
384
385 //_____________________________________________________________________________
386 void AliTRDgeometry::SetColPadSize(const Int_t p, const Float_t s)
387 {
388   //
389   // Redefines the pad size in column direction
390   //
391
392   fColPadSize[p] = s;
393   fCol0[p]       = - fCwidth[p]/2. + fgkCpadW;
394   fColMax[p]     = ((Int_t) ((fCwidth[p] - 2. * fgkCpadW) / s)); 
395
396 }
397
398 //_____________________________________________________________________________
399 void AliTRDgeometry::SetNTimeBin(const Int_t nbin)
400 {
401   //
402   // Redefines the number of time bins in the drift region.
403   // The time bin width is defined by the length of the
404   // drift region divided by <nbin>.
405   //
406
407   fTimeMax     = nbin;
408   fTimeBinSize = fgkDrThick / ((Float_t) fTimeMax);
409   for (Int_t iplan = 0; iplan < fgkNplan; iplan++) {
410     fTime0[iplan]  = fgkRmin + fgkCraH + fgkCdrH
411                              + iplan * (fgkCH + fgkVspace);
412   }
413
414 }
415
416 //_____________________________________________________________________________
417 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t *idtmed)
418 {
419   //
420   // Create TRD geometry
421   //
422
423 }
424
425 //_____________________________________________________________________________
426 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local, Float_t *global) const
427 {
428   //
429   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
430   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
431   //
432
433   Int_t icham = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
434   Int_t isect = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
435   Int_t iplan = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
436
437   return Local2Global(iplan,icham,isect,local,global);
438
439 }
440  
441 //_____________________________________________________________________________
442 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
443                                   , Float_t *local, Float_t *global) const
444 {
445   //
446   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into 
447   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
448   //
449
450   Int_t    idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
451
452   Float_t  padRow    = local[0]+0.5;                   // Pad Row position
453   Float_t  padCol    = local[1]+0.5;                   // Pad Column position
454   Float_t  timeSlice = local[2]+0.5;                   // Time "position"
455
456   Float_t  row0      = GetRow0(iplan,icham,isect);
457   Float_t  col0      = GetCol0(iplan);
458   Float_t  time0     = GetTime0(iplan);
459
460   Float_t  rot[3];
461
462   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
463   rot[0] = time0 - (timeSlice - fTimeBefore) * fTimeBinSize;
464   rot[1] = col0  + padCol                    * fColPadSize[iplan];
465   rot[2] = row0  + padRow                    * fRowPadSize[iplan][icham][isect];
466
467   // Rotate back to original position
468   return RotateBack(idet,rot,global);
469
470 }
471
472 //_____________________________________________________________________________
473 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot) const
474 {
475   //
476   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
477   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the 
478   // corresponding local frame <rot>.
479   //
480
481   Int_t sector = GetSector(d);
482
483   rot[0] =  pos[0] * fRotA11[sector] + pos[1] * fRotA12[sector];
484   rot[1] = -pos[0] * fRotA21[sector] + pos[1] * fRotA22[sector];
485   rot[2] =  pos[2];
486
487   return kTRUE;
488
489 }
490
491 //_____________________________________________________________________________
492 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos) const
493 {
494   //
495   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
496   // original position and transforms the corresponding local frame 
497   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
498   //
499
500   Int_t sector = GetSector(d);
501
502   pos[0] =  rot[0] * fRotB11[sector] + rot[1] * fRotB12[sector];
503   pos[1] = -rot[0] * fRotB21[sector] + rot[1] * fRotB22[sector];
504   pos[2] =  rot[2];
505
506   return kTRUE;
507
508 }
509
510 //_____________________________________________________________________________
511 Int_t AliTRDgeometry::GetDetectorSec(const Int_t p, const Int_t c) const
512 {
513   //
514   // Convert plane / chamber into detector number for one single sector
515   //
516
517   return (p + c * fgkNplan);
518
519 }
520
521 //_____________________________________________________________________________
522 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(const Int_t p, const Int_t c, const Int_t s) const
523 {
524   //
525   // Convert plane / chamber / sector into detector number
526   //
527
528   return (p + c * fgkNplan + s * fgkNplan * fgkNcham);
529
530 }
531
532 //_____________________________________________________________________________
533 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(const Int_t d) const
534 {
535   //
536   // Reconstruct the plane number from the detector number
537   //
538
539   return ((Int_t) (d % fgkNplan));
540
541 }
542
543 //_____________________________________________________________________________
544 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(const Int_t d) const
545 {
546   //
547   // Reconstruct the chamber number from the detector number
548   //
549
550   return ((Int_t) (d % (fgkNplan * fgkNcham)) / fgkNplan);
551
552 }
553
554 //_____________________________________________________________________________
555 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(const Int_t d) const
556 {
557   //
558   // Reconstruct the sector number from the detector number
559   //
560
561   return ((Int_t) (d / (fgkNplan * fgkNcham)));
562
563 }
564
565 //_____________________________________________________________________________
566 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos
567                              , TMatrix &mat) const
568 {
569   // 
570   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
571   //
572
573   GetGlobal(p,pos);
574   mat.Zero();
575
576 }
577
578 //_____________________________________________________________________________
579 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos) const
580 {
581   // 
582   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
583   //
584
585   Int_t detector = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetDetector();
586
587   Float_t global[3];
588   Float_t local[3];
589   local[0] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalRow();
590   local[1] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalCol();
591   local[2] = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetLocalTime();
592
593   if (Local2Global(detector,local,global)) {
594     pos.SetX(global[0]);
595     pos.SetY(global[1]);
596     pos.SetZ(global[2]);
597   }
598   else {
599     pos.SetX(0.0);
600     pos.SetY(0.0);
601     pos.SetZ(0.0);
602   }
603
604 }