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A 24-channel ultra-low-noise preamplifier for dN/dx measurements with drift tube detectors

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Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Cluster counting ( d N / d x ) is a promising method to enhance particle identification for gaseous detectors, especially in next-generation collider experiments like the FCC-ee, where good π / K separation over a broad momentum range is essential. However, its implementation in large-scale systems has been limited by the challenging requirements for high-resolution signal amplification and readout. This paper presents a 24-channel ultra-low-noise preamplifier board designed for drift tube detectors to enable d N / d x measurements. The three-stage amplification topology employs SiGe transistors and integrates dedicated noise-minimization techniques, achieving a charge gain of 21.11 mV/fC from 0.3 fC to 50 fC, a bandwidth of 542 MHz, and a voltage gain of 47.8 dB. The measured voltage noise density is 0.35 nV/ Hz , surpassing most of the state-of-the-art preamplifiers for gaseous and silicon detectors. Validation tests conducted on the sMDT chambers at the CERN Proton Synchrotron test beam facility demonstrate that the proposed design meets the stringent preamplifier requirements for implementing the d N / d x method in drift-tube detector systems, achieving an equivalent noise charge of 0.14 fC and a signal-to-noise ratio of 73 when operated with a He:iC 4 H 10 (90:10) gas mixture. The design also shows promise for broader application in other gaseous or semiconductor detectors. • A 24-channel low-noise preamplifier designed for drift-tube detector readout with cluster-counting capability ( d N / d x ). • The circuit achieves 0.35 nV/ Hz noise density with 542 MHz bandwidth and 47.8 dB voltage gain, surpassing most existing gaseous and silicon preamplifiers. • Validated on sMDT chambers in a 1 GeV hadron beam with a He:iC 4 H 10 (90:10) gas mixture, the proposed preamplifier meets the stringent front-end requirements for the d N / d x method in drift-tube detectors, achieving an ENC of 0.14 fC and an SNR of 73.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
A 24-channel ultra-low-noise preamplifier for dN/dx measurements with drift tube detectors
Date Crossref
01/10/2026
Éditeur
Elsevier BV
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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