TOF-PETにおけるSiPMノイズをベースライン補正で克服することによるCTRの改善

科学分野:

• 医用画像処理;核物理学;検出器技術

背景:

• 時間飛行型陽電子放出断層撮影（TOF-PET）は、タイミング分解能の大幅な向上を遂げています。;シリコン増倍管（SiPM）はTOF-PETに不可欠ですが、高バイアス電圧で動作するとノイズが発生します。;SiPMノイズはベースラインの変動とタイムウォークを引き起こし、TOF-PETシステムのタイミング性能を制限します。

研究 の 目的:

• SiPMベースライン変動がTOF-PETタイミング性能に与える影響を調査すること。;TOF-PET検出器におけるノイズの多いイベントにフラグを立てるためのスケーラブルな方法を開発および評価すること。;SiPMノイズに対するさまざまな分類および補正技術の効果を評価すること。

主な方法:

• FastIC ASIC（スケーラブルなマルチチャネル読み出し）を利用して、SiPMベースライン変動を調査しました。;シンチレーション前にノイズの多いイベントにフラグを立てるために、暗電流によってトリガーされるコンパレータ信号を実装しました。;BGO、LYSO結晶、およびアナログSiPMに結合されたEJ232プラスチックシンチレータを使用して、分類および補正方法をテストしました。

主要な成果:

• ノイズの多いイベントのタイムウォークを補正すると、BGO結晶の同時計数時間分解能（CTR）が5%（410 psから388 ps）減少しました。;ノイズの多いイベントをフィルタリングすると、LYSO結晶のCTRが11%（107 psから93.5 ps）向上しました。;EJ232プラスチックシンチレータのCTRは9%（82.2 psから75 ps）向上しました。

結論:

• TOF-PETシステムにおける望ましくないSiPMイベントにフラグを立てるためのスケーラブルな方法が正常に開発されました。;開発された方法はSiPMノイズを効果的に軽減し、同時計数時間分解能の大幅な向上につながります。;この研究は、高速タイミングアプリケーションにおけるSiPMノイズの影響を浮き彫りにし、TOF-PET検出器の実用的なソリューションを提供します。