在时间优化的SiPM上,用于切伦科夫检测,以提高低成本的飞行时间PET
Stefan Gundacker1, Giacomo Borghi2, Simon R Cherry3
1Department of Physics of Molecular Imaging Systems, Institute for Experimental Molecular Imaging, RWTH Aachen University, Forckenbeckstrae 55, D-52074 Aachen, Germany.
光倍增器 (SiPM) 和电子技术的进步使得使用像BGO.GO这样的切伦科夫发射晶体进行了改进的飞行时间正子发射断层扫描 (TOF-PET). 这项研究表明,为经济高效的全身PET扫描仪增强了巧合时间分辨率 (CTR).
科学领域:
- 核仪器仪表和医学成像技术
- 粒子探测器和光电探测器
背景情况:
- 光倍增器 (SiPM) 的发展和改进的前端电子设备对于飞行时间的正电子发射断层扫描 (TOF-PET) 是至关重要的.
- 石 - 德国酸盐 (BGO) 晶体为全身PET扫描仪提供高的切伦科夫产量和成本效益,但需要优化电子读取和定时.
- 以前的实验室实验表明,使用小SiPM像素的巧合时间分辨率 (CTR) 是有希望的,但由于高功耗而受到影响.
研究的目的:
- 为SiPM实现实用的低功率 (<30mW) 电路,并使用BGO晶体测试它们的CTR性能.
- 为了评估由Bruno Kessler基金会新开发的,针对单光子时间分辨率 (SPTR) 优化的SiPM.
- 为了证明切伦科夫检测在BGO中的潜力,用于先进的TOF-PET系统.
主要方法:
- 实施的低功率 (<30mW) SiPMs的前端电子.
- 使用BGO晶体 (2x2x3mm3和3x3x20mm3) 和商用LYSO:Ce,Mg晶体 (3x3x20mm3) 测试了CTR性能.
- 使用黑色涂层PbF2晶体 (2x2x3mm3) 和1x1mm2SiPM来测量SPTR,以表征计时特性.
主要成果:
- 在2x2x3 mm3 BGO晶体中获得了123 ps的最佳CTR FWHM,在3x3x20 mm3 BGO晶体中获得了243 ps.
- 使用3x3x20毫米3的LYSO:Ce,Mg晶体证明了106ps的CTR.
- 证实了从68 ps (标准SiPM) 改进到42 ps (优化SiPM) 的SPTR,并使用1x1mm2设备实现了28 ps.
结论:
- 在SiPM和读出电子的进步显著提高了CTR与切伦科夫发射晶体.
- 使用BGO晶体启用TOF-PET为低成本,高性能全身扫描仪提供了一条途径.
- 未来的CTR改进可以通过快速的切伦科夫辐射来实现,因此需要继续开发低功耗电子产品.
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