МЬО НЬЮНТ ВИН

Реклама
УДК 621.38(06) Электроника
МЬО НЬЮНТ ВИН
Научный руководитель – М.В. АЛЮШИН, к.т.н., доцент
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ГАММА-КАМЕРЫ
Анализируются описанный в патентной литературе способ и устройство для
улучшения чувствительности современной гамма-камеры.
Одной из тенденций в развитии современных высокочувствительных
гамма-камер является уменьшение поперечных размеров кристаллов
сцинтилляторов до единиц миллиметра. При этом общее число
обрабатываемых каналов возрастает до десятков тысяч. Длина кристалла
обычно составляет величину порядка 10мм. При указанных пропорциях
кристаллов они хорошо разделяют и регистрируют гамма-кванты,
испускаемые параллельно длинной стороне кристалла. Для гаммаквантов, влетающих в кристалл под углом резко падает вероятность их
взаимодействия в данном конкретном кристалле ввиду его маленьких
поперечных размеров. Следовательно, ухудшается пространственное
разрешение всей системы. Таким образом, для небольших по диаметру
объектов гамма-камера дает хорошее пространственное разрешение. Для
больших объектов – для периферийной части разрешение резко падает.
Одним из известных способов для улучшения позиционной
чувствительности детектора в гамма-камере является использование
композиционного сцинтиллятора [1]. Данный подход основываются на
том факте, что в том случае, когда входящие гамма-лучи известной
энергии полностью поглощаются в двух отдельных детекторах, сумма
выделенной энергии характеризует данный гамма-квант как полезное
событие. Более того, для входящих гамма-лучей, имеющих энергию менее
511/2 кэВ, место выделения минимальной части энергии соответствует
первому слою и поэтому эта позиция может быть также использована для
формирования изображения. Таким образом, оба взаимодействующих
слоя могут быть использованы для формирования изображения, что
приводит к улучшению чувствительности. Однако при этом возрастает
фоновый шум по сравнению с выбранным прототипом.
Когда фотоны поглощаются во время комптоновского рассеяния,
максимальное количество энергии, которая может быть выделять в
отдельном рассеивании, определяется следующим уравнением:
_______________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 16
93
УДК 621.38(06) Электроника
1E sub.maz  E sub.in  511(2  511E sub.in )
где
E sub. max - выделенная энергия в детекторе в кэВ, и E sub.in – энергия
фотона инцидента в кэВ.
Уравнение показывает, что для энергий до 511/2 кэВ, максимальная
выделенная энергия – меньше чем половина энергии фотона инцидента.
Для фотонов c энергией 140 кэВ максимальная выделенная энергия в
детекторе для отдельного рассеивания - приблизительно 50 кэВ. Когда
один из этих входящих фотонов полностью поглощается в двух
отдельных детекторах, тогда сумма энергий детектора определяет
входящий фотон как действительное нерассеянное полезное событие.
Пиксел детектора, который производит самую низкую по ценности
энергию, представляет собой первый участок взаимодействия. Это
используется для формирования изображения. В энергиях выше чем 511/2
кэВ падающие фотоны будут участвовать в комптоновском рассеянии.
Для энергий до нескольких сотен кэВ фракция будет маленькая. Поэтому
пиксел, производящий такую энергию должен использоваться для
формирования полезного изображения.
Таким образом, данные сигналы, обработанные соответствующим
образом, обычно производящие большие фракции непригодного
комптоновского рассеяния, могут быть использованы для улучшения
чувствительности гамма-камеры.
В более простой системе оба пиксела детектора используются для
формирования изображения. Один из пикселов является правильной
точкой изображения и улучшает чувствительность всей системы. А
другой пиксел беспорядочно распределяется по близлежащим точкам
изображения, добавляет фон детектора. Поскольку фон имеет
равномерное распределение, он не вносит никаких структурных
погрешностей в изображение и может быть легко отфильтрован.
Таким образом, рассмотренный подход следует рассматривать как
один из наиболее перспективных при создании современных образцов
гамма-камер. Однако его реализация на практике потребует создания
специализированной
аналоговой
и
цифровой
электроники,
обеспечивающей обработку разнородных сигналов, получаемых при
регистрации гамам-квантов в комплексном сцинтилляторе.
Список литературы
1. Патента США 5841140
_______________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 16
94
УДК 621.38(06) Электроника
_______________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 16
95
Скачать