Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/4028
Title: Αξιολόγηση φωτοπολλαπλασιαστών πυριτίου (SiPMs) ως ανιχνευτές υβριδικών απεικονιστικών συστημάτων πυρηνικής ιατρικής
Authors: Αργυρόπουλος, Ιωάννης
Issue Date: 2011-01-11T06:53:37Z
Keywords: Φωτοπολλαπλασιαστές πυριτίου
Φωτοδίοδος χιονοστιβάδας
Keywords (translated): Silicon photomultipliers
Avalanche phodiode
Abstract: Οι φωτοπολλαπλασιαστές Πυριτίου (Silicon Photomultipliers, SiPMs) είναι ελκυστικοί υποψήφιοι για την αντικατάσταση των φωτοπολλαπλασιαστών στην πυρηνική ιατρική απεικόνιση. Οι SiPMs είναι συμπαγείς και μικρού μεγέθους, εξασφαλίζουν υψηλό κέρδος με χαμηλή τάση πόλωσης, ενώ έχουν γρήγορη απόκριση. Επιπλέον, δεν επηρεάζονται από τα ισχυρά μαγνητικά πεδία, γεγονός που επιτρέπει τη χρήση τους στο γοργά αναπτυσσόμενο πεδίο του PET-MRI. Ωστόσο, η ανάπτυξη πρωτότυπων μικρών ανιχνευτικών διατάξεων που βασίζονται στους SiPMs παρουσιάζει μεγάλες σχεδιαστικές απαιτήσεις, εφόσον είναι απαραίτητη η αποδοτική σύζευξη του σπινθηριστή και του SiPM, όπως επίσης και η βελτιστοποίηση της ενίσχυσης και ψηφιοποίησης του σήματος. Σε αυτή την εργασία εξετάστηκε η λειτουργικότητα τριών βασικών μονάδων SiPM της εταιρίας SensL κατά τη σύζευξή τους με διάφορους ανιχνευτές σπινθηρισμού, κατάλληλους για συστήματα SPECT και PET. Ως ραδιενεργές πηγές χρησιμοποιήθηκαν τα ισότοπα 99mTc, 111In και 18F. Το σύστημα ανάγνωσης-επεξεργασίας των λαμβανόμενων σημάτων απαρτίζεται από ένα κύκλωμα προενισχυτή της εταιρίας SensL, ενισχυτή και ADC τύπου ΝΙΜ καθώς και το λογισμικό MPA/WIN, το οποίο διαβάζει δεδομένα από μια κάρτα PCI. Οι παράμετροι που μετρήθηκαν είναι το σχήμα του εξερχόμενου παλμού, ο ρυθμός σκότους (Dark Count Rate, DCR), η ανιχνευτική ικανότητα, η γραμμικότητα και η ενεργειακή διακριτική ικανότητα του συστήματος για διαφορετικές τάσεις πόλωσης (Vbias) και ενέργειες φωτονίων γ. Η βέλτιστη ενεργειακή διακριτική ικανότητα για την ενέργεια των 511 keV ήταν 11%, η οποία αυξάνεται στο 23% για ενέργεια 140 keV. Η τάση πόλωσης επηρεάζει ισχυρά το πλάτος του εξερχόμενου παλμού, ενώ η διάρκεια του παλμού παρουσίασε μικρότερες διακυμάνσεις. Η σχετικά αργή χρονική απόκριση των ενισχυτών NIM περιόρισε τη δυνατότητα μετρήσεων σε όλους τους διαθέσιμους σπινθηριστές, αλλά έδωσε το κίνητρο του σχεδιασμού και της κατασκευής στο εργαστήριο νέων κατάλληλων κυκλωμάτων ενίσχυσης και ψηφιοποίησης γρήγορων παλμών.
Abstract (translated): Silicon Photomultiplier (SiPMs) detectors are attractive candidates for the replacement of Photomultipliers in nuclear imaging. They are compact, they provide high gain with low bias voltage and have fast response. In addition strong magnetic fields don’t influence them, which allows their use in the emerging field of PET-MRI. The development of small prototypes based on SiPMs has several design challenges, since it is necessary to optimize scintillator and SiPM coupling, as well as signal amplification and digitization. In this work we have investigated the performance of three basic SiPM modules constructed by SensL corporation coupled to various scintillator detectors, suitable for SPECT and PET systems. The radioactive sources that we used were 99mTc, 111In and 18F. The readout system includes the SensL preamplifier circuit, a NIM amplifier and ADC and MPA/WIN software. The parameters that have been measured are output pulse shape, dark count rate (DCR), detection efficiency, linearity and energy resolution for different bias voltages (Vbias) and energies. Best energy resolution for 511keV was 11% and was increased to 23% for 140keV. Vbias strongly affects output pulse amplitude, while time duration has smaller variations. The performance of a custom amplifier is presented and further optimizations in readout electronics are discussed.
Appears in Collections:Τμήμα Ιατρικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
master thesis Argyropoulos Yiannis.pdf1.63 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.