Noise Characterization and Filtering in the MicroBooNE Liquid Argon TPC

The low-noise operation of readout electronics in a liquid argon time projection chamber (LArTPC) is critical to properly extract the distribution of ionization charge deposited on the wire planes of the TPC, especially for the induction planes. This paper describes the characteristics and mitigatio...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: MicroBooNE Collaboration (Author), Acciarri, R. (Author), Adams, C. (Author), An, R. (Author), Anthony, J. (Author), Asaadi, J. (Author), Auger, M. (Author), Bagby, L. (Author), Balasubramanian, S. (Author), Baller, B. (Author), Barnes, C. (Author), Barr, G. (Author), Bass, M. (Author), Bay, F. (Author), Bishai, M. (Author), Blake, A. (Author), Bolton, T. (Author), Bullard, B. (Author), Camilleri, L. (Author), Caratelli, D. (Author), Carls, B. (Author), Fernandez, R. Castillo (Author), Cavanna, F. (Author), Chen, H. (Author), Church, E. (Author), Cianci, D. (Author), Cohen, E. (Author), Convery, M. (Author), Crespo-Anadón, J. I. (Author), Geronimo, G. De (Author), Del Tutto, M. (Author), Devitt, D. (Author), Dytman, S. (Author), Eberly, B. (Author), Ereditato, A. (Author), Escudero Sanchez, L. (Author), Esquivel, J. (Author), Fadeeva, A. A. (Author), Fleming, B. T. (Author), Foreman, W. (Author), Furmanski, A. P. (Author), Garcia-Gamez, D. (Author), Garvey, G. T. (Author), Genty, V. (Author), Goeldi, D. (Author), Gollapinni, S. (Author), Graf, N. (Author), Gramellini, E. (Author), Greenlee, H. (Author), Grosso, R. (Author), Guenette, R. (Author), Hackenburg, A. (Author), Hamilton, P. (Author), Hewes, J. (Author), Hill, C. (Author), Ho, J. (Author), Horton-Smith, G. (Author), Hourlier, A. (Author), Huang, E.-C (Author), James, C. (Author), Jan de Vries, J. (Author), Jen, C.-M (Author), Jiang, L. (Author), Johnson, R. A. (Author), Joshi, J. (Author), Jostlein, H. (Author), Kaleko, D. (Author), Karagiorgi, G. (Author), Ketchum, W. (Author), Kirby, B. (Author), Kirby, M. (Author), Kobilarcik, T. (Author), Kreslo, I. (Author), Laube, A. (Author), Li, S. (Author), Li, Y. (Author), Lister, A. (Author), Littlejohn, B. R. (Author), Lockwitz, S. (Author), Lorca, D. (Author), Louis, W. C. (Author), Luethi, M. (Author), Lundberg, B. (Author), Luo, X. (Author), Marchionni, A. (Author), Mariani, C. (Author), Marshall, J. (Author), Martinez Caicedo, D. A. (Author), Meddage, V. (Author), Miceli, T. (Author), Mills, G. B. (Author), Mooney, M. (Author), Moore, C. D. (Author), Mousseau, J. (Author), Murrells, R. (Author), Naples, D. (Author), Nienaber, P. (Author), Nowak, J. (Author), Palamara, O. (Author), Paolone, V. (Author), Papavassiliou, V. (Author), Pate, S. F. (Author), Pavlovic, Z. (Author), Piasetzky, E. (Author), Porzio, D. (Author), Pulliam, G. (Author), Qian, X. (Author), Raaf, J. L. (Author), Radeka, V. (Author), Rafique, A. (Author), Rescia, S. (Author), Rochester, L. (Author), von Rohr, C. Rudolf (Author), Russell, B. (Author), Schmitz, D. W. (Author), Schukraft, A. (Author), Seligman, W. (Author), Shaevitz, M. H. (Author), Sinclair, J. (Author), Smith, A. (Author), Snider, E. L. (Author), Soderberg, M. (Author), Söldner-Rembold, S. (Author), Soleti, S. R. (Author), Spentzouris, P. (Author), Spitz, J. (Author), John, J. St (Author), Strauss, T. (Author), Szelc, A. M. (Author), Tagg, N. (Author), Terao, K. (Author), Thomson, M. (Author), Thorn, C. (Author), Toups, M. (Author), Tsai, Y.-T (Author), Tufanli, S. (Author), Usher, T. (Author), Van De Pontseele, W. (Author), Van de Water, R.G (Author), Viren, B. (Author), Weber, M. (Author), Wickremasinghe, D. A. (Author), Wolbers, S. (Author), Woodruff, K. (Author), Yang, T. (Author), Yates, L. (Author), Yu, B. (Author), Zeller, G. P. (Author), Zennamo, J. (Author), Zhang, C. (Author), Collin, G. H. (Contributor), Conrad, Janet Marie (Contributor), Hen, Or (Contributor), Moon, Jarrett S. (Contributor), Wongjirad, Taritree (Contributor)
Other Authors: Massachusetts Institute of Technology. Department of Physics (Contributor)
Format: Article
Language:English
Published: IOP Publishing, 2019-03-15T18:56:59Z.
Subjects:
Online Access:Get fulltext
LEADER 07704 am a22020533u 4500
001 120996
042 |a dc 
100 1 0 |a MicroBooNE Collaboration  |e author 
100 1 0 |a Massachusetts Institute of Technology. Department of Physics  |e contributor 
100 1 0 |a Collin, G. H.  |e contributor 
100 1 0 |a Conrad, Janet Marie  |e contributor 
100 1 0 |a Hen, Or  |e contributor 
100 1 0 |a Moon, Jarrett S.  |e contributor 
100 1 0 |a Wongjirad, Taritree  |e contributor 
700 1 0 |a Acciarri, R.  |e author 
700 1 0 |a Adams, C.  |e author 
700 1 0 |a An, R.  |e author 
700 1 0 |a Anthony, J.  |e author 
700 1 0 |a Asaadi, J.  |e author 
700 1 0 |a Auger, M.  |e author 
700 1 0 |a Bagby, L.  |e author 
700 1 0 |a Balasubramanian, S.  |e author 
700 1 0 |a Baller, B.  |e author 
700 1 0 |a Barnes, C.  |e author 
700 1 0 |a Barr, G.  |e author 
700 1 0 |a Bass, M.  |e author 
700 1 0 |a Bay, F.  |e author 
700 1 0 |a Bishai, M.  |e author 
700 1 0 |a Blake, A.  |e author 
700 1 0 |a Bolton, T.  |e author 
700 1 0 |a Bullard, B.  |e author 
700 1 0 |a Camilleri, L.  |e author 
700 1 0 |a Caratelli, D.  |e author 
700 1 0 |a Carls, B.  |e author 
700 1 0 |a Fernandez, R. Castillo  |e author 
700 1 0 |a Cavanna, F.  |e author 
700 1 0 |a Chen, H.  |e author 
700 1 0 |a Church, E.  |e author 
700 1 0 |a Cianci, D.  |e author 
700 1 0 |a Cohen, E.  |e author 
700 1 0 |a Convery, M.  |e author 
700 1 0 |a Crespo-Anadón, J. I.  |e author 
700 1 0 |a Geronimo, G. De  |e author 
700 1 0 |a Del Tutto, M.  |e author 
700 1 0 |a Devitt, D.  |e author 
700 1 0 |a Dytman, S.  |e author 
700 1 0 |a Eberly, B.  |e author 
700 1 0 |a Ereditato, A.  |e author 
700 1 0 |a Escudero Sanchez, L.  |e author 
700 1 0 |a Esquivel, J.  |e author 
700 1 0 |a Fadeeva, A. A.  |e author 
700 1 0 |a Fleming, B. T.  |e author 
700 1 0 |a Foreman, W.  |e author 
700 1 0 |a Furmanski, A. P.  |e author 
700 1 0 |a Garcia-Gamez, D.  |e author 
700 1 0 |a Garvey, G. T.  |e author 
700 1 0 |a Genty, V.  |e author 
700 1 0 |a Goeldi, D.  |e author 
700 1 0 |a Gollapinni, S.  |e author 
700 1 0 |a Graf, N.  |e author 
700 1 0 |a Gramellini, E.  |e author 
700 1 0 |a Greenlee, H.  |e author 
700 1 0 |a Grosso, R.  |e author 
700 1 0 |a Guenette, R.  |e author 
700 1 0 |a Hackenburg, A.  |e author 
700 1 0 |a Hamilton, P.  |e author 
700 1 0 |a Hewes, J.  |e author 
700 1 0 |a Hill, C.  |e author 
700 1 0 |a Ho, J.  |e author 
700 1 0 |a Horton-Smith, G.  |e author 
700 1 0 |a Hourlier, A.  |e author 
700 1 0 |a Huang, E.-C.  |e author 
700 1 0 |a James, C.  |e author 
700 1 0 |a Jan de Vries, J.  |e author 
700 1 0 |a Jen, C.-M.  |e author 
700 1 0 |a Jiang, L.  |e author 
700 1 0 |a Johnson, R. A.  |e author 
700 1 0 |a Joshi, J.  |e author 
700 1 0 |a Jostlein, H.  |e author 
700 1 0 |a Kaleko, D.  |e author 
700 1 0 |a Karagiorgi, G.  |e author 
700 1 0 |a Ketchum, W.  |e author 
700 1 0 |a Kirby, B.  |e author 
700 1 0 |a Kirby, M.  |e author 
700 1 0 |a Kobilarcik, T.  |e author 
700 1 0 |a Kreslo, I.  |e author 
700 1 0 |a Laube, A.  |e author 
700 1 0 |a Li, S.  |e author 
700 1 0 |a Li, Y.  |e author 
700 1 0 |a Lister, A.  |e author 
700 1 0 |a Littlejohn, B. R.  |e author 
700 1 0 |a Lockwitz, S.  |e author 
700 1 0 |a Lorca, D.  |e author 
700 1 0 |a Louis, W. C.  |e author 
700 1 0 |a Luethi, M.  |e author 
700 1 0 |a Lundberg, B.  |e author 
700 1 0 |a Luo, X.  |e author 
700 1 0 |a Marchionni, A.  |e author 
700 1 0 |a Mariani, C.  |e author 
700 1 0 |a Marshall, J.  |e author 
700 1 0 |a Martinez Caicedo, D. A.  |e author 
700 1 0 |a Meddage, V.  |e author 
700 1 0 |a Miceli, T.  |e author 
700 1 0 |a Mills, G. B.  |e author 
700 1 0 |a Mooney, M.  |e author 
700 1 0 |a Moore, C. D.  |e author 
700 1 0 |a Mousseau, J.  |e author 
700 1 0 |a Murrells, R.  |e author 
700 1 0 |a Naples, D.  |e author 
700 1 0 |a Nienaber, P.  |e author 
700 1 0 |a Nowak, J.  |e author 
700 1 0 |a Palamara, O.  |e author 
700 1 0 |a Paolone, V.  |e author 
700 1 0 |a Papavassiliou, V.  |e author 
700 1 0 |a Pate, S. F.  |e author 
700 1 0 |a Pavlovic, Z.  |e author 
700 1 0 |a Piasetzky, E.  |e author 
700 1 0 |a Porzio, D.  |e author 
700 1 0 |a Pulliam, G.  |e author 
700 1 0 |a Qian, X.  |e author 
700 1 0 |a Raaf, J. L.  |e author 
700 1 0 |a Radeka, V.  |e author 
700 1 0 |a Rafique, A.  |e author 
700 1 0 |a Rescia, S.  |e author 
700 1 0 |a Rochester, L.  |e author 
700 1 0 |a von Rohr, C. Rudolf  |e author 
700 1 0 |a Russell, B.  |e author 
700 1 0 |a Schmitz, D. W.  |e author 
700 1 0 |a Schukraft, A.  |e author 
700 1 0 |a Seligman, W.  |e author 
700 1 0 |a Shaevitz, M. H.  |e author 
700 1 0 |a Sinclair, J.  |e author 
700 1 0 |a Smith, A.  |e author 
700 1 0 |a Snider, E. L.  |e author 
700 1 0 |a Soderberg, M.  |e author 
700 1 0 |a Söldner-Rembold, S.  |e author 
700 1 0 |a Soleti, S. R.  |e author 
700 1 0 |a Spentzouris, P.  |e author 
700 1 0 |a Spitz, J.  |e author 
700 1 0 |a John, J. St.  |e author 
700 1 0 |a Strauss, T.  |e author 
700 1 0 |a Szelc, A. M.  |e author 
700 1 0 |a Tagg, N.  |e author 
700 1 0 |a Terao, K.  |e author 
700 1 0 |a Thomson, M.  |e author 
700 1 0 |a Thorn, C.  |e author 
700 1 0 |a Toups, M.  |e author 
700 1 0 |a Tsai, Y.-T.  |e author 
700 1 0 |a Tufanli, S.  |e author 
700 1 0 |a Usher, T.  |e author 
700 1 0 |a Van De Pontseele, W.  |e author 
700 1 0 |a Van de Water, R.G.  |e author 
700 1 0 |a Viren, B.  |e author 
700 1 0 |a Weber, M.  |e author 
700 1 0 |a Wickremasinghe, D. A.  |e author 
700 1 0 |a Wolbers, S.  |e author 
700 1 0 |a Woodruff, K.  |e author 
700 1 0 |a Yang, T.  |e author 
700 1 0 |a Yates, L.  |e author 
700 1 0 |a Yu, B.  |e author 
700 1 0 |a Zeller, G. P.  |e author 
700 1 0 |a Zennamo, J.  |e author 
700 1 0 |a Zhang, C.  |e author 
700 1 0 |a Collin, G. H.  |e author 
700 1 0 |a Conrad, Janet Marie  |e author 
700 1 0 |a Hen, Or  |e author 
700 1 0 |a Moon, Jarrett S.  |e author 
700 1 0 |a Wongjirad, Taritree  |e author 
245 0 0 |a Noise Characterization and Filtering in the MicroBooNE Liquid Argon TPC 
260 |b IOP Publishing,   |c 2019-03-15T18:56:59Z. 
856 |z Get fulltext  |u http://hdl.handle.net/1721.1/120996 
520 |a The low-noise operation of readout electronics in a liquid argon time projection chamber (LArTPC) is critical to properly extract the distribution of ionization charge deposited on the wire planes of the TPC, especially for the induction planes. This paper describes the characteristics and mitigation of the observed noise in the MicroBooNE detector. The MicroBooNE's single-phase LArTPC comprises two induction planes and one collection sense wire plane with a total of 8256 wires. Current induced on each TPC wire is amplified and shaped by custom low-power, low-noise ASICs immersed in the liquid argon. The digitization of the signal waveform occurs outside the cryostat. Using data from the first year of MicroBooNE operations, several excess noise sources in the TPC were identified and mitigated. The residual equivalent noise charge (ENC) after noise filtering varies with wire length and is found to be below 400 electrons for the longest wires (4.7 m). The response is consistent with the cold electronics design expectations and is found to be stable with time and uniform over the functioning channels. This noise level is significantly lower than previous experiments utilizing warm front-end electronics. Keywords: Cold Electronics; Noise; MicroBooNE; Time projection chambers; Noble liquid detectors; Neutrino detectors 
655 7 |a Article 
773 |t Journal of Instrumentation