基于硅光电倍增管（SiPM）的PET探测器及解码设计
发布时间：2021-07-13 16:41
PET（Positron Emission Tomography）设备可以利用示踪原理和正电子符合探测技术在组织细胞和分子水平动态的评估各器官的代谢水平和生化反应,在肿瘤、神经系统等疾病的诊断以及相关的病理学和药理学研究中发挥巨大的作用。探测器和解码电路是PET设备最前端的电子学系统,是整个设备信号探测的核心组件。探测器主要接收示踪剂在体内湮没反应产生的511KeV伽马光子,并经闪烁晶体沉积变为可见光信号,再经光电管转换成电信号;解码电路通过放大、积分、求和以及模数转换等数据处理,将光子湮灭反应的位置信息、能量信息和时间信息传送给PET设备的后续处理电路,用来重建图像。所以探测器和解码电路的设计对于PET设备至关重要。本论文的主要工作是开发基于SiPM（Silicon Photomultiplier）的高空间分辨率探测器和解码电路。其中第一项内容是完成了一个基于5x5的SiPM阵列的探测器模块。SiPM阵列使用DPC（Discretized Positioning Circuit）方案来完成晶阵位置解码,实际的测试结果显示,该方案可以将探测器的空间分辨率从原有的1.79mm提高到1.3...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PET探测器环示意图
图 2 1 SiPM 的内部结构设计中选用的 SiPM 芯片，共包括 22292 个雪崩二极管像元[3]。在进行光子候，SiPM 工作在盖革模式下。盖革模式是指雪崩二极管工作的反向偏置电身的雪崩击穿电压。关于焠灭电阻的作用，在 SiPM 工作过程小节中再做详。iPM 的各项参数解释[4]：子探测效率（Photon Detection Efficiency）PM 的灵敏度称为光子探测效率（PDE），是入射光探测百分比的量度。（2 1）DE 可以由量子效率、填充因子和雪崩电压来决定。益(Gain)iPM 的增益 M 是根据探测到光子后的脉冲电荷量 Q 和单电子电荷量 q（1.6 x
图 2 2 SiPM 电子学行为模型M 的等效电路中，SiPM 通过一个取样电阻 Rs 来获取雪崩电流成电压信号。上图框中的部分为 SiPM 的等效电路，Rq 是 SiP较大，一般是几千欧姆），Vb 是 SiPM 的雪崩电压，Cd 为 SiPM 的分布电容。光子入射的时候，开关 SW 处于打开状态，Cd 两端的电压就射后，发生雪崩，开关 SW 闭合，Cd 和 Cp 通过 Rq 和 Rs 放（2 两端的电压等于雪崩电压的时候，雪崩停止，完成焠灭过程， 通过 Rq 给 Cd 和 Cp 充电，恢复到光子接受状态，恢复时间：（2
【参考文献】：
期刊论文
[1]小动物PET成像用LYSO闪烁晶体阵列研究[J]. 尹红,徐扬,李德辉,王佳,龙勇,胡吉海,付昌禄,蒋春健. 压电与声光. 2014(03)
[2]Design and development of compact readout electronics with silicon photomultiplier array for a compact imaging detector[J]. 张晓慧,漆玉金,赵翠兰. Chinese Physics C. 2012(10)
[3]SiPM电子学模型的建立与参数提取[J]. 袁俊,胡小波,梁琨,杨茹,韩德俊. 核电子学与探测技术. 2010(10)
硕士论文
[1]正电子成像系统关键技术的研究[D]. 叶华俊.浙江大学 2003
本文编号：3282422
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PET探测器环示意图
图 2 1 SiPM 的内部结构设计中选用的 SiPM 芯片，共包括 22292 个雪崩二极管像元[3]。在进行光子候，SiPM 工作在盖革模式下。盖革模式是指雪崩二极管工作的反向偏置电身的雪崩击穿电压。关于焠灭电阻的作用，在 SiPM 工作过程小节中再做详。iPM 的各项参数解释[4]：子探测效率（Photon Detection Efficiency）PM 的灵敏度称为光子探测效率（PDE），是入射光探测百分比的量度。（2 1）DE 可以由量子效率、填充因子和雪崩电压来决定。益(Gain)iPM 的增益 M 是根据探测到光子后的脉冲电荷量 Q 和单电子电荷量 q（1.6 x
图 2 2 SiPM 电子学行为模型M 的等效电路中，SiPM 通过一个取样电阻 Rs 来获取雪崩电流成电压信号。上图框中的部分为 SiPM 的等效电路，Rq 是 SiP较大，一般是几千欧姆），Vb 是 SiPM 的雪崩电压，Cd 为 SiPM 的分布电容。光子入射的时候，开关 SW 处于打开状态，Cd 两端的电压就射后，发生雪崩，开关 SW 闭合，Cd 和 Cp 通过 Rq 和 Rs 放（2 两端的电压等于雪崩电压的时候，雪崩停止，完成焠灭过程， 通过 Rq 给 Cd 和 Cp 充电，恢复到光子接受状态，恢复时间：（2
【参考文献】：
期刊论文
[1]小动物PET成像用LYSO闪烁晶体阵列研究[J]. 尹红,徐扬,李德辉,王佳,龙勇,胡吉海,付昌禄,蒋春健. 压电与声光. 2014(03)
[2]Design and development of compact readout electronics with silicon photomultiplier array for a compact imaging detector[J]. 张晓慧,漆玉金,赵翠兰. Chinese Physics C. 2012(10)
[3]SiPM电子学模型的建立与参数提取[J]. 袁俊,胡小波,梁琨,杨茹,韩德俊. 核电子学与探测技术. 2010(10)
硕士论文
[1]正电子成像系统关键技术的研究[D]. 叶华俊.浙江大学 2003
本文编号：3282422
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3282422.html
