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 */
  19
  20 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  21 //                                                                           //
  22 //  TRD geometry class                                                       //
  23 //                                                                           //
  24 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  25
  26 #include "AliTRDgeometry.h"
  27 #include "AliTRDrecPoint.h"
  28
  29 ClassImp(AliTRDgeometry)
  30
  31 //_____________________________________________________________________________
  32 AliTRDgeometry::AliTRDgeometry():AliGeometry()
  33 {
  34   //
  35   // AliTRDgeometry default constructor
  36   //
  37
  38   Init();
  39
  40 }
  41
  42 //_____________________________________________________________________________
  43 AliTRDgeometry::~AliTRDgeometry()
  44 {
  45
  46 }
  47
  48 //_____________________________________________________________________________
  49 void AliTRDgeometry::Init()
  50 {
  51   //
  52   // Initializes the geometry parameter
  53   //
  54
  55   Int_t iplan;
  56
  57   // The width of the chambers
  58   fCwidth[0]    =  99.6;
  59   fCwidth[1]    = 104.1;
  60   fCwidth[2]    = 108.5;
  61   fCwidth[3]    = 112.9;
  62   fCwidth[4]    = 117.4;
  63   fCwidth[5]    = 121.8;
  64
  65   // The default pad dimensions
  66   fRowPadSize  = 4.5;
  67   fColPadSize  = 1.0;
  68   fTimeBinSize = 0.1;
  69
  70   // The maximum number of pads
  71   // and the position of pad 0,0,0
  72   //
  73   // chambers seen from the top:
  74   //     +----------------------------+
  75   //     |                            |
  76   //     |                            |     ^
  77   //     |                            | rphi|
  78   //     |                            |     |
  79   //     |0                           |     |
  80   //     +----------------------------+     +------>
  81   //                                             z
  82   // chambers seen from the side:           ^
  83   //     +----------------------------+ time|
  84   //     |                            |     |
  85   //     |0                           |     |
  86   //     +----------------------------+     +------>
  87   //                                             z
  88   //
  89
  90   // The pad column (rphi-direction)
  91   for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
  92     fColMax[iplan] = 1 + TMath::Nint((fCwidth[iplan] - 2. * kCcthick)
  93                                                      / fColPadSize - 0.5);
  94     fCol0[iplan]   = -fCwidth[iplan]/2. + kCcthick;
  95   }
  96
  97   // The time bucket
  98   fTimeMax = 1 + TMath::Nint(kDrThick / fTimeBinSize - 0.5);
  99   for (iplan = 0; iplan < kNplan; iplan++) {
 100     fTime0[iplan]  = kRmin + kCcframe/2. + kDrZpos - 0.5 * kDrThick
 101                            + iplan * (kCheight + kCspace);
 102   }
 103
 104 }
 105
 106 //_____________________________________________________________________________
 107 void AliTRDgeometry::CreateGeometry(Int_t *idtmed)
 108 {
 109   //
 110   // Create the TRD geometry
 111   //
 112   // Author: Christoph Blume (C.Blume@gsi.de) 20/07/99
 113   //
 114   // The volumes:
 115   //    TRD1-3     (Air)   --- The TRD mother volumes for one sector.
 116   //                           To be placed into the spaceframe.
 117   //
 118   //    UAFI(/M/O) (Al)    --- The aluminum frame of the inner(/middle/outer) chambers (readout)
 119   //    UCFI(/M/O) (C)     --- The carbon frame of the inner(/middle/outer) chambers
 120   //                           (driftchamber + radiator)
 121   //    UAII(/M/O) (Air)   --- The inner part of the readout of the inner(/middle/outer) chambers
 122   //    UFII(/M/O) (Air)   --- The inner part of the chamner and radiator of the
 123   //                           inner(/middle/outer) chambers
 124   //
 125   // The material layers in one chamber:
 126   //    UL01       (G10)   --- The gas seal of the radiator
 127   //    UL02       (CO2)   --- The gas in the radiator
 128   //    UL03       (PE)    --- The foil stack
 129   //    UL04       (Mylar) --- Entrance window to the driftvolume and HV-cathode
 130   //    UL05       (Xe)    --- The driftvolume
 131   //    UL06       (Xe)    --- The amplification region
 132   //
 133   //    UL07       (Cu)    --- The pad plane
 134   //    UL08       (G10)   --- The Nomex honeycomb support structure
 135   //    UL09       (Cu)    --- FEE and signal lines
 136   //    UL10       (PE)    --- The cooling devices
 137   //    UL11       (Water) --- The cooling water
 138
 139   const Int_t npar_cha = 3;
 140
 141   Float_t par_dum[3];
 142   Float_t par_cha[npar_cha];
 143
 144   Float_t xpos, ypos, zpos;
 145
 146   // The aluminum frames - readout + electronics (Al)
 147   // The inner chambers
 148   gMC->Gsvolu("UAFI","BOX ",idtmed[1301-1],par_dum,0);
 149   // The middle chambers
 150   gMC->Gsvolu("UAFM","BOX ",idtmed[1301-1],par_dum,0);
 151   // The outer chambers
 152   gMC->Gsvolu("UAFO","BOX ",idtmed[1301-1],par_dum,0);
 153
 154   // The inner part of the aluminum frames (Air)
 155   // The inner chambers
 156   gMC->Gsvolu("UAII","BOX ",idtmed[1302-1],par_dum,0);
 157   // The middle chambers
 158   gMC->Gsvolu("UAIM","BOX ",idtmed[1302-1],par_dum,0);
 159   // The outer chambers
 160   gMC->Gsvolu("UAIO","BOX ",idtmed[1302-1],par_dum,0);
 161
 162   // The carbon frames - radiator + driftchamber (C)
 163   // The inner chambers
 164   gMC->Gsvolu("UCFI","BOX ",idtmed[1307-1],par_dum,0);
 165   // The middle chambers
 166   gMC->Gsvolu("UCFM","BOX ",idtmed[1307-1],par_dum,0);
 167   // The outer chambers
 168   gMC->Gsvolu("UCFO","BOX ",idtmed[1307-1],par_dum,0);
 169
 170   // The inner part of the carbon frames (Air)
 171   // The inner chambers
 172   gMC->Gsvolu("UCII","BOX ",idtmed[1302-1],par_dum,0);
 173   // The middle chambers
 174   gMC->Gsvolu("UCIM","BOX ",idtmed[1302-1],par_dum,0);
 175   // The outer chambers
 176   gMC->Gsvolu("UCIO","BOX ",idtmed[1302-1],par_dum,0);
 177
 178   // The material layers inside the chambers
 179   par_cha[0] = -1.;
 180   par_cha[1] = -1.;
 181   // G10 layer (radiator seal)
 182   par_cha[2] = kSeThick/2;
 183   gMC->Gsvolu("UL01","BOX ",idtmed[1313-1],par_cha,npar_cha);
 184   // CO2 layer (radiator)
 185   par_cha[2] = kRaThick/2;
 186   gMC->Gsvolu("UL02","BOX ",idtmed[1312-1],par_cha,npar_cha);
 187   // PE layer (radiator)
 188   par_cha[2] = kPeThick/2;
 189   gMC->Gsvolu("UL03","BOX ",idtmed[1303-1],par_cha,npar_cha);
 190   // Mylar layer (entrance window + HV cathode)
 191   par_cha[2] = kMyThick/2;
 192   gMC->Gsvolu("UL04","BOX ",idtmed[1308-1],par_cha,npar_cha);
 193   // Xe/Isobutane layer (drift volume, sensitive)
 194   par_cha[2] = kDrThick/2.;
 195   gMC->Gsvolu("UL05","BOX ",idtmed[1309-1],par_cha,npar_cha);
 196   // Xe/Isobutane layer (amplification volume, not sensitive)
 197   par_cha[2] = kAmThick/2.;
 198   gMC->Gsvolu("UL06","BOX ",idtmed[1309-1],par_cha,npar_cha);
 199
 200   // Cu layer (pad plane)
 201   par_cha[2] = kCuThick/2;
 202   gMC->Gsvolu("UL07","BOX ",idtmed[1305-1],par_cha,npar_cha);
 203   // G10 layer (support structure)
 204   par_cha[2] = kSuThick/2;
 205   gMC->Gsvolu("UL08","BOX ",idtmed[1313-1],par_cha,npar_cha);
 206   // Cu layer (FEE + signal lines)
 207   par_cha[2] = kFeThick/2;
 208   gMC->Gsvolu("UL09","BOX ",idtmed[1305-1],par_cha,npar_cha);
 209   // PE layer (cooling devices)
 210   par_cha[2] = kCoThick/2;
 211   gMC->Gsvolu("UL10","BOX ",idtmed[1303-1],par_cha,npar_cha);
 212   // Water layer (cooling)
 213   par_cha[2] = kWaThick/2;
 214   gMC->Gsvolu("UL11","BOX ",idtmed[1314-1],par_cha,npar_cha);
 215
 216   // Position the layers in the chambers
 217   xpos = 0;
 218   ypos = 0;
 219
 220   // G10 layer (radiator seal)
 221   zpos = kSeZpos;
 222   gMC->Gspos("UL01",1,"UCII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 223   gMC->Gspos("UL01",2,"UCIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 224   gMC->Gspos("UL01",3,"UCIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 225   // CO2 layer (radiator)
 226   zpos = kRaZpos;
 227   gMC->Gspos("UL02",1,"UCII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 228   gMC->Gspos("UL02",2,"UCIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 229   gMC->Gspos("UL02",3,"UCIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 230   // PE layer (radiator)
 231   zpos = 0;
 232   gMC->Gspos("UL03",1,"UL02",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 233   // Mylar layer (entrance window + HV cathode)
 234   zpos = kMyZpos;
 235   gMC->Gspos("UL04",1,"UCII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 236   gMC->Gspos("UL04",2,"UCIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 237   gMC->Gspos("UL04",3,"UCIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 238   // Xe/Isobutane layer (drift volume)
 239   zpos = kDrZpos;
 240   gMC->Gspos("UL05",1,"UCII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 241   gMC->Gspos("UL05",2,"UCIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 242   gMC->Gspos("UL05",3,"UCIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 243   // Xe/Isobutane layer (amplification volume)
 244   zpos = kAmZpos;
 245   gMC->Gspos("UL06",1,"UCII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 246   gMC->Gspos("UL06",2,"UCIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 247   gMC->Gspos("UL06",3,"UCIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 248
 249   // Cu layer (pad plane)
 250   zpos = kCuZpos;
 251   gMC->Gspos("UL07",1,"UAII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 252   gMC->Gspos("UL07",2,"UAIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 253   gMC->Gspos("UL07",3,"UAIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 254   // G10 layer (support structure)
 255   zpos = kSuZpos;
 256   gMC->Gspos("UL08",1,"UAII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 257   gMC->Gspos("UL08",2,"UAIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 258   gMC->Gspos("UL08",3,"UAIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 259   // Cu layer (FEE + signal lines)
 260   zpos = kFeZpos;
 261   gMC->Gspos("UL09",1,"UAII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 262   gMC->Gspos("UL09",2,"UAIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 263   gMC->Gspos("UL09",3,"UAIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 264   // PE layer (cooling devices)
 265   zpos = kCoZpos;
 266   gMC->Gspos("UL10",1,"UAII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 267   gMC->Gspos("UL10",2,"UAIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 268   gMC->Gspos("UL10",3,"UAIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 269   // Water layer (cooling)
 270   zpos = kWaZpos;
 271   gMC->Gspos("UL11",1,"UAII",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 272   gMC->Gspos("UL11",1,"UAIM",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 273   gMC->Gspos("UL11",1,"UAIO",xpos,ypos,zpos,0,"ONLY");
 274
 275 }
 276
 277 //_____________________________________________________________________________
 278 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t idet, Float_t *local, Float_t *global)
 279 {
 280   //
 281   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 282   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 283   //
 284
 285   Int_t        icham     = GetChamber(idet);    // Chamber info (0-4)
 286   Int_t        isect     = GetSector(idet);     // Sector info  (0-17)
 287   Int_t        iplan     = GetPlane(idet);      // Plane info   (0-5)
 288
 289   Float_t      padRow    = local[0];            // Pad Row position
 290   Float_t      padCol    = local[1];            // Pad Column position
 291   Float_t      timeSlice = local[2];            // Time "position"
 292
 293   Float_t      row0      = GetRow0(iplan,icham,isect);
 294   Float_t      col0      = GetCol0(iplan);
 295   Float_t      time0     = GetTime0(iplan);
 296
 297   Float_t      rot[3];
 298
 299   // calculate (x,y) position in rotated chamber
 300   rot[1] = col0  + padCol    * fColPadSize;
 301   rot[0] = time0 + timeSlice * fTimeBinSize;
 302   // calculate z-position:
 303   rot[2] = row0  + padRow    * fRowPadSize;
 304
 305   // Rotate back to original position
 306   return RotateBack(idet,rot,global);
 307
 308 }
 309
 310 //_____________________________________________________________________________
 311 Bool_t AliTRDgeometry::Local2Global(Int_t iplan, Int_t icham, Int_t isect
 312                                   , Float_t *local, Float_t *global)
 313 {
 314   //
 315   // Converts local pad-coordinates (row,col,time) into
 316   // global ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
 317   //
 318
 319   Int_t        idet      = GetDetector(iplan,icham,isect); // Detector number
 320
 321   Float_t      padRow    = local[0];                       // Pad Row position
 322   Float_t      padCol    = local[1];                       // Pad Column position
 323   Float_t      timeSlice = local[2];                       // Time "position"
 324
 325   Float_t      row0      = GetRow0(iplan,icham,isect);
 326   Float_t      col0      = GetCol0(iplan);
 327   Float_t      time0     = GetTime0(iplan);
 328
 329   Float_t      rot[3];
 330
 331   // calculate (x,y,z) position in rotated chamber
 332   rot[1] = col0  + padCol    * fColPadSize;
 333   rot[0] = time0 + timeSlice * fTimeBinSize;
 334   rot[2] = row0  + padRow    * fRowPadSize;
 335
 336   // Rotate back to original position
 337   return RotateBack(idet,rot,global);
 338
 339 }
 340
 341 //_____________________________________________________________________________
 342 Bool_t AliTRDgeometry::Rotate(Int_t d, Float_t *pos, Float_t *rot)
 343 {
 344   //
 345   // Rotates all chambers in the position of sector 0 and transforms
 346   // the coordinates in the ALICE restframe <pos> into the
 347   // corresponding local frame <rot>.
 348   //
 349
 350   Int_t   sector = GetSector(d);
 351
 352   Float_t phi    = -2.0 * kPI /  (Float_t) kNsect * ((Float_t) sector + 0.5);
 353
 354   rot[0] =  pos[0] * TMath::Cos(phi) + pos[1] * TMath::Sin(phi);
 355   rot[1] = -pos[0] * TMath::Sin(phi) + pos[1] * TMath::Cos(phi);
 356   rot[2] =  pos[2];
 357
 358   return kTRUE;
 359
 360 }
 361
 362 //_____________________________________________________________________________
 363 Bool_t AliTRDgeometry::RotateBack(Int_t d, Float_t *rot, Float_t *pos)
 364 {
 365   //
 366   // Rotates a chambers from the position of sector 0 into its
 367   // original position and transforms the corresponding local frame
 368   // coordinates <rot> into the coordinates of the ALICE restframe <pos>.
 369   //
 370
 371   Int_t   sector = GetSector(d);
 372
 373   Float_t phi    =  2.0 * kPI /  (Float_t) kNsect * ((Float_t) sector + 0.5);
 374
 375   rot[0] =  pos[0] * TMath::Cos(phi) + pos[1] * TMath::Sin(phi);
 376   rot[1] = -pos[0] * TMath::Sin(phi) + pos[1] * TMath::Cos(phi);
 377   rot[2] =  pos[2];
 378
 379   return kTRUE;
 380
 381 }
 382
 383 //_____________________________________________________________________________
 384 Int_t AliTRDgeometry::GetDetector(Int_t p, Int_t c, Int_t s)
 385 {
 386   //
 387   // Convert plane / chamber / sector into detector number
 388   //
 389
 390   return (p + c * kNplan + s * kNplan * kNcham);
 391
 392 }
 393
 394 //_____________________________________________________________________________
 395 Int_t AliTRDgeometry::GetPlane(Int_t d)
 396 {
 397   //
 398   // Reconstruct the plane number from the detector number
 399   //
 400
 401   return ((Int_t) (d % kNplan));
 402
 403 }
 404
 405 //_____________________________________________________________________________
 406 Int_t AliTRDgeometry::GetChamber(Int_t d)
 407 {
 408   //
 409   // Reconstruct the chamber number from the detector number
 410   //
 411
 412   return ((Int_t) (d % (kNplan * kNcham)) / kNplan);
 413
 414 }
 415
 416 //_____________________________________________________________________________
 417 Int_t AliTRDgeometry::GetSector(Int_t d)
 418 {
 419   //
 420   // Reconstruct the sector number from the detector number
 421   //
 422
 423   return ((Int_t) (d / (kNplan * kNcham)));
 424
 425 }
 426
 427 //_____________________________________________________________________________
 428 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos, TMatrix &mat)
 429 {
 430   //
 431   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 432   //
 433
 434   GetGlobal(p,pos);
 435
 436 }
 437
 438 //_____________________________________________________________________________
 439 void AliTRDgeometry::GetGlobal(const AliRecPoint *p, TVector3 &pos)
 440 {
 441   //
 442   // Returns the global coordinate and error matrix of a AliTRDrecPoint
 443   //
 444
 445   Int_t detector = ((AliTRDrecPoint *) p)->GetDetector();
 446
 447   Float_t global[3];
 448   Float_t local[3];
 449   local[0] = pos.X();
 450   local[1] = pos.Y();
 451   local[2] = pos.Z();
 452
 453   if (Local2Global(detector,local,global)) {
 454     pos.SetX(global[0]);
 455     pos.SetY(global[1]);
 456     pos.SetZ(global[2]);
 457   }
 458   else {
 459     pos.SetX(0.0);
 460     pos.SetY(0.0);
 461     pos.SetZ(0.0);
 462   }
 463
 464 }