用于TOF-PET的SiPM阵列探测器读出电路研究

发布时间：2020-12-08 05:41

　　采用飞行时间技术的TOF-PET相比传统PET,可以提供更清晰的影像,是PET仪器的重要发展趋势。新型光电探测器Si PM有潜力取代PMT在（TOF-）PET探测器中得到应用,但同时也对读出电子学的集成度和性能提出了挑战。本文针对（TOF-）PET探测器的应用需求,对SiPM阵列探测器的读出电路进行了研究。飞行时间技术的关键在于对时间的精确测量,本文对晶体、Si PM和读出电路的时间特性进行了建模和蒙特卡洛仿真,研究了晶体参数、渡越时间、单光子波形、暗噪声和电路噪声等因素对时间分辨的影响。基于最优过阈时刻的概念,分析了读出电路的带宽和噪声对时间分辨的影响,并采用电流模式输入级设计优化了Si PM前端读出电路,使读出电路的带宽和噪声不会成为影响探测器时间分辨的主要因素。在多通道阵列探测器读出系统中,通道之间的定时阈值不一致是常见的问题,这会导致探测器模块的时间分辨变差。这一问题在本文所采用的电流模式输入级中体现得尤为明显。为了解决阈值不一致问题,本文设计了通道阈值微调电路,并提出了一种利用Si PM暗计数特性进行自动在线阈值校准的方法,通过实验验证了这一校准方法的可行性。本文研制了一款6... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

示踪剂中的β+放射性核素发生衰变和湮灭[2]

第 1 章描仪通常由环状排布 γ 射线探测器组成，γ 射线探测器包和读出电子学等部件。通过符合探测（coincidence detect湮灭发生位置所在的连线，称之为响应线（line of respon示。在一次典型的 PET 扫描中，需要采集 106到 109个事数据输入图像重建算法，得到示踪剂在人体内的分布图。

图 1-2 PET 仪器的符合探测示意图符合探测是通过设置时间窗（time window）来实现的[9]。相邻两个被 事件之间的时间差在时间窗内，即被判别为符合事件。产生符合事件情况：真符合（图 1-2）、散射符合（图 1-3（左））、随机符合（图 1-3（右灭产生的两个 γ 光子在传播过程中都没有发生散射，并且都被探测到合；当两个 γ 光子中的一个或两个发生康普顿散射，并且都被探测到符合；当两个湮灭发生时间相近，并且各自都有一个发出的 γ 光子被探生了随机符合。

【参考文献】：
期刊论文
[1]数模混合高速集成电路封装基板协同设计与验证[J]. 陈珊,蔡坚,王谦,陈瑜,邓智.  半导体技术. 2015(07)



本文编号：2904557