ITTO20130128A1 - PHOTON SENSOR DEVICE - Google Patents

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    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2985In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo sensore fotonico" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Photonic sensor device"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

La presente invenzione si riferisce ad un sensore fotonico che ?, ad esempio, adatto per il rilevamento asincrono e la misura di eventi fotonici sparsi. Il sensore in alcune forme di attuazione trova applicazione ogni qualvolta vengono generati brevi (ad esempio, poche centinaia di ns) impulsi di luce e si desidera catturare con precisione la posizione spaziale ed il tempo di arrivo, oltre a determinare il numero di fotoni nell'evento. Un'applicazione ? quella nel campo della Tomografia ad Emissione di Positroni. Tuttavia l'invenzione non ? limitata alla rivelazione di raggi gamma e pu? anche essere applicata a molte aree della biofotonica, della fotonica quantica, della fotonica a raggi X, della spettroscopia e della fisica delle particelle. The present invention relates to a photonic sensor which is, for example, suitable for asynchronous detection and measurement of scattered photonic events. The sensor in some embodiments finds application whenever short (for example, a few hundred ns) light pulses are generated and it is desired to accurately capture the spatial position and time of arrival, as well as determine the number of photons in the event. An application? that in the field of Positron Emission Tomography. However the invention is not? limited to the detection of gamma rays and can? also be applied to many areas of biophotonics, quantum photonics, X-ray photonics, spectroscopy and particle physics.

STATO DELL'ARTE STATE OF THE ART

La Tomografia ad Emissione di Positroni ("Positron Emission Tomography" ? PET) ? una tecnica nucleare di generazione di immagini che fornisce immagini tridimensionali funzionali del corpo, e trova le sue applicazioni principali in oncologia clinica e nelle analisi delle funzioni cerebrali. I sistemi di generazione di immagini a PET comportano il rilevamento di coppie di fotoni gamma coincidenti e diametralmente opposti, che vengono generati dall'annichilazione di un positrone emesso nel processo di decadimento di un tracciante radioattivo iniettato in un paziente o altro soggetto. Questi fotoni gamma sono assorbiti da cristalli scintillatori, che emettono un debole impulso di fotoni visibili per ciascun fotone gamma assorbito. Positron Emission Tomography (PET)? a nuclear imaging technique that provides functional three-dimensional images of the body, and finds its main applications in clinical oncology and brain function analyzes. PET imaging systems involve the detection of coincident and diametrically opposite pairs of gamma photons, which are generated by the annihilation of a positron emitted in the decay process of a radioactive tracer injected into a patient or other subject. These gamma photons are absorbed by scintillator crystals, which emit a faint pulse of visible photons for each absorbed gamma photon.

Un sistema PET efficiente deve misurare la posizione spaziale dell'evento, il tempo di arrivo preciso dell?impulso di luce di scintillazione (per un riconoscimento di coincidenza), ed il numero di fotoni rilevati, permettendo la valutazione dell'energia del fotone gamma incidente (in modo da poter scartare rilevamenti con energia non corretta, come radiazione di fondo o raggi dispersi). An efficient PET system must measure the spatial position of the event, the precise arrival time of the scintillation light pulse (for a coincidence recognition), and the number of photons detected, allowing the evaluation of the energy of the incident gamma photon. (in order to be able to discard detections with incorrect energy, such as background radiation or scattered rays).

Il rivelatore in un sistema di generazione di immagini PET deve non soltanto essere sufficientemente sensibile, poich? il numero di fotoni emessi ? estremamente basso, ma deve anche fornire informazioni nel dominio del tempo sull'arrivo di fotoni incidenti per soddisfare i requisiti precedenti. In un sistema tradizionale, ogni scintillatore 2 ? accoppiato ad un tubo moltiplicatore di fotoni ("Photon Multiplier Tube" ? PMT) 4, formando un modulo rivelatore, con molti di questi moduli formanti un anello 6 intorno al paziente 8, come ? illustrato schematicamente nella figura 1. Not only does the detector in a PET imaging system need to be sufficiently sensitive, since it does not need to be sensitive enough. the number of photons emitted? extremely low, but it must also provide time domain information about the arrival of incident photons to meet the above requirements. In a traditional system, each scintillator 2? coupled to a photon multiplier tube ("Photon Multiplier Tube"? PMT) 4, forming a detector module, with many of these modules forming a ring 6 around the patient 8, how? shown schematically in Figure 1.

Mentre i PMT costituiscono una tecnologia sviluppata, che presenta un'ottima sensibilit?, essi sono tuttavia soggetti ad un certo numero di svantaggi importanti per il fatto che sono incompatibili con campi magnetici, costosi, ingombranti, fragili, e richiedono tensioni di polarizzazione molto alte. Il primo di questi svantaggi, l'incompatibilit? con campi magnetici, costituisce una barriera significativa allo sviluppo di scanner combinati PET ? MRI, il che permetterebbe l'effettuazione simultanea in una singola apparecchiatura della generazione di immagini sia fisiologiche sia funzionali, senza possibilit? di problemi di movimento del paziente o di allineamento che sfocano l'immagine risultante, obiettivo di lunga data della comunit? che si occupa della generazione di immagini medicali. Il costo dei rivelatori PMT in un tipico sistema rappresenta una frazione significativa del costo complessivo dell'apparecchiatura, il che limita il numero di istituzioni che possono permettersi l'apparecchiatura. Infine, le limitazioni rimanenti aumentano l'ingombro dell'apparecchiatura completa. While PMTs are a developed technology, which exhibits excellent sensitivity, they are nevertheless subject to a number of important disadvantages in that they are incompatible with magnetic fields, expensive, bulky, fragile, and require very high polarization voltages. . The first of these disadvantages, the incompatibility? with magnetic fields, constitutes a significant barrier to the development of combined PET scanners? MRI, which would allow the simultaneous execution in a single device of the generation of both physiological and functional images, without the possibility? of patient movement or alignment problems that blur the resulting image, a long-standing goal of the community? which deals with the generation of medical images. The cost of PMT detectors in a typical system represents a significant fraction of the overall cost of the equipment, which limits the number of institutions that can afford the equipment. Finally, the remaining limitations increase the footprint of the complete equipment.

Negli ultimi anni si ? manifestato un crescente interesse per la realizzazione di un'alternativa CMOS robusta, di basso costo e producibile in serie, al PMT, il rivelatore da lunga data preferito in molte applicazioni di generazione di immagini nucleari, come PET, allo scopo di eliminare le limitazioni discusse in precedenza. I fotomoltiplicatori al silicio ("Silicon Photon-Multiplier" ? SiPM) forniscono un'alternativa diretta al PMT, comprendente una matrice di Diodi a Valanga a Singolo Fotone ("Single Photon Avalanche Diode" ? SPAD), denominati anche FotoDiodi a Valanga ("Avalanche PhotoDiode" ? APD) in modalit? Geiger, accoppiati elettricamente per fornire un'uscita analogica. In recent years, yes? There is a growing interest in building a robust, low cost, mass-producible CMOS alternative to the PMT, the long-standing detector of choice in many nuclear imaging applications, such as PET, in order to eliminate the limitations discussed previously. Silicon photomultipliers ("Silicon Photon-Multiplier"? SiPM) provide a direct alternative to the PMT, comprising a Single Photon Avalanche Diode array ("Single Photon Avalanche Diode"? SPAD), also called Avalanche Photo Diodes (" Avalanche PhotoDiode "? APD) in mode? Geiger, electrically coupled to provide analog output.

Un approccio CMOS pu? potenzialmente fornire diversi vantaggi rispetto ai PMT. Ad esempio, sistemi basati su CMOS possono essere compatibili con campi magnetici permettendo modalit? combinate PET ? MRI. Tali sistemi possono anche essere pi? economici (ad esempio, fabbricati utilizzando un processo CMOS in grande serie) e pi? piccoli (ad esempio, lo spessore del sensore pu? essere inferiore ad 1 mm, rispetto a ~100 mm per molti PMT). Inoltre, un'elaborazione del segnale analogica e digitale sul "chip" pu? eliminare la necessit? di svariati componenti esterni, con il risultato di una riduzione nell'assorbimento di potenza, nella dimensione del sistema e nella distinta base dei materiali. A CMOS approach can? potentially provide several advantages over PMTs. For example, CMOS-based systems can be compatible with magnetic fields allowing modality? do you combine PET? MRI. Such systems can also be more? cheap (for example, manufactured using a CMOS process in large series) and more? small (for example, the thickness of the sensor may be less than 1mm, compared to ~ 100mm for many PMTs). Also, an analog and digital signal processing on the "chip" can? eliminate the need? of various external components, resulting in a reduction in power consumption, system size and bill of materials.

Bench? vi siano molti SiPM a stato solido applicati alla PET e prodotti in processi associati con CMOS, questi sensori spesso non contengono una capacit? di elaborazione significativa incorporata e normalmente non sono in grado di fornire una mappa di tempi e posizioni di arrivo dei fotoni. Bench? there are many solid state SiPM applied to PET and produced in processes associated with CMOS, these sensors often do not contain a capacitance. of significant processing built-in and are normally unable to provide a map of photon arrival times and positions.

US 7.723.694 descrive un esempio di un dispositivo sensore fotonico che utilizza fotodiodi, in questo caso utilizzato in uno scanner per tomografia ad emissione di positroni a tempo di volo. Una pluralit? di rivelatori sono disposti in anelli intorno ad un paziente. Ciascun rivelatore comprende uno scintillatore ed una matrice associata di pixel rivelatori, con ciascun pixel rivelatore che fornisce in uscita, attraverso un circuito di lettura del livello del pixel, una rappresentazione digitale di un conteggio di fotoni ed una marcatura temporale ("time-stamp") per ciascun evento di scintillazione rilevato. Ogni pixel comprende una matrice di celle rivelatrici, ciascuna delle quali include un fotodiodo. Eventi di rilevamento di scintillazione sono attivati in risposta al superamento di una soglia da parte di un segnale da una delle celle rivelatrici. Tuttavia, attivando delle uscite da singole celle rivelatrici, il dispositivo ? sensibile a celle rivelatrici difettose, ed a segnali falsi positivi. US 7.723.694 descrive l'inibizione di celle difettose, ma questo pu? essere dispendioso in termini di tempo e pu? a sua volta essere soggetto ad errori. Inoltre, i difetti nelle celle possono svilupparsi nel tempo, richiedendo un monitoraggio ripetuto di difetti. Inoltre, l'apparecchiatura fornisce dati di intensit? e di posizione per ciascun evento innescato, ma non permette un monitoraggio di profili temporali di eventi o dei periodi che precedono gli eventi. US 7,723,694 discloses an example of a photonic sensor device using photodiodes, in this case used in a time-of-flight positron emission tomography scanner. A plurality? of detectors are arranged in rings around a patient. Each detector comprises a scintillator and an associated matrix of detector pixels, with each detector pixel providing, through a pixel level reading circuit, a digital representation of a photon count and a time-stamp. ) for each detected scintillation event. Each pixel comprises a matrix of detector cells, each of which includes a photodiode. Scintillation detection events are triggered in response to the crossing of a threshold by a signal from one of the detector cells. However, by activating outputs from individual detector cells, the device? sensitive to defective detector cells, and to false positive signals. US 7,723,694 describes the inhibition of defective cells, but this can? be time-consuming and can in turn be prone to errors. Additionally, cell defects can develop over time, requiring repeated defect monitoring. In addition, the equipment provides intensity data? and position for each triggered event, but does not allow monitoring of time profiles of events or of the periods preceding the events.

Altri esempi di dispositivi sensori fotonici noti basati su diodi sono descritti in US 7.626.389 ed in WP 2006/111.883. Other examples of known photonic sensor devices based on diodes are described in US 7,626,389 and in WP 2006 / 111.883.

SINTESI SYNTHESIS

In un primo aspetto dell'invenzione, si realizza un dispositivo sensore per il rilevamento di fotoni, comprendente una pluralit? di pixel, con ciascun pixel comprendente una pluralit? di rivelatori di fotoni ed una logica di elaborazione atta a fornire in uscita un rispettivo segnale di rilevamento per questo pixel per ciascun intervallo di una serie di intervalli temporali ("time bin" nella letteratura tecnica anglosassone), un combinatore atto, per ciascun intervallo temporale, a combinare i segnali di rilevamento da ciascun pixel in modo da produrre un segnale di rilevamento combinato per questo intervallo temporale, ed un dispositivo di monitoraggio di eventi per identificare il verificarsi di un evento di rilevamento durante un intervallo temporale particolare in funzione del valore di almeno uno dei segnali di rilevamento combinati. La determinazione pu? essere effettuata in funzione del valore del segnale di rilevamento combinato per questo intervallo temporale oppure, ad esempio, in funzione dei valori per questo intervallo temporale e/o per almeno un altro intervallo temporale precedente o seguente. In a first aspect of the invention, a sensor device is provided for the detection of photons, comprising a plurality of photons. of pixels, with each pixel comprising a plurality of pixels of photon detectors and a processing logic able to output a respective detection signal for this pixel for each interval of a series of time intervals ("time bin" in the Anglo-Saxon technical literature), a combiner suitable, for each time interval , to combine the detection signals from each pixel to produce a combined detection signal for this time interval, and an event monitoring device for identifying the occurrence of a detection event during a particular time interval as a function of the value of at least one of the combined detection signals. The determination can? be carried out as a function of the value of the combined detection signal for this time interval or, for example, as a function of the values for this time interval and / or for at least one other preceding or following time interval.

Il dispositivo sensore pu? operare in accordo con una prima modalit? prima dell'identificazione di un evento di rilevamento, ed ? atto ad entrare in una seconda modalit? in risposta al fatto che il dispositivo di monitoraggio di eventi ha identificato il verificarsi di un evento di rilevamento. La prima modalit? pu? essere indicata come modalit? inattiva. La seconda modalit? pu? essere una modalit? di monitoraggio di eventi. The sensor device can? operate in accordance with a first modality? before identifying a detection event, and? able to enter a second mode? in response to the event monitoring device having identified the occurrence of a detection event. The first mode? can be indicated as a mode? inactive. The second mode? can be a mode? event monitoring.

Il dispositivo pu? inoltre comprendere mezzi per ottenere un segnale di rilevamento integrato per ciascun pixel, rappresentativo di segnali di rilevamento accumulati durante un periodo di integrazione della seconda modalit?. The device can? further comprising means for obtaining an integrated detection signal for each pixel, representative of accumulated detection signals during a second mode integration period.

La logica di elaborazione per ciascun pixel pu? comprendere un rispettivo integratore, e, nel funzionamento, l'integratore per un pixel pu? ottenere il segnale di rilevamento integrato per questo pixel. The processing logic for each pixel can? include a respective integrator, and, in operation, the integrator for a pixel can? get the built-in detection signal for this pixel.

Il dispositivo sensore pu? essere atto a passare dalla seconda modalit? alla prima modalit? quando ? terminato il periodo di integrazione. The sensor device can? be able to pass from the second mode? to the first mode? when ? at the end of the integration period.

Per ciascun pixel, la logica di elaborazione pu? comprendere almeno un dispositivo di marcatura temporale che ? atto a fornire una marcatura temporale per registrare il tempo di rilevamento di uno o pi? fotoni da parte dei rivelatori di questo pixel. For each pixel, the processing logic can? include at least one time stamp device which? adapted to provide a time stamp to record the detection time of one or more? photons by the detectors of this pixel.

La marcatura temporale pu? registrare il tempo di rilevamento con una risoluzione pi? fine della lunghezza dell'intervallo temporale. The time stamp can? record the detection time with a resolution pi? end of the length of the time interval.

Il dispositivo pu? inoltre comprendere mezzi per determinare un tempo dell'evento dai dati di marcatura temporale ottenuti da ciascun pixel della pluralit? di pixel, ad esempio calcolando la media dei dati di marcatura temporale ottenuti dalla pluralit? di pixel. The device can? further comprising means for determining an event time from the time stamp data obtained from each pixel of the plurality. of pixels, for example by calculating the average of the time stamp data obtained from the plurality? of pixels.

Detto almeno un dispositivo di marcatura temporale di un pixel pu? essere atto a fornire una singola marcatura temporale per ciascun intervallo temporale per cui viene rilevato almeno un fotone. Said at least one time stamping device of a pixel can? be adapted to provide a single time stamp for each time interval for which at least one photon is detected.

Per ciascun pixel, la logica di elaborazione pu? comprendere un primo dispositivo di marcatura temporale ed un secondo dispositivo di marcatura temporale, ed il primo ed il secondo dispositivo di marcatura temporale possono essere utilizzati in modo alternato, in modo che il primo dispositivo di marcatura temporale sia utilizzato per fornire una marcatura temporale durante alcuni intervalli temporali, ed il secondo dispositivo di marcatura temporale sia utilizzato per fornire una marcatura temporale durante altri intervalli temporali. For each pixel, the processing logic can? comprise a first time stamp device and a second time stamp device, and the first and second time stamp devices can be used alternately, so that the first time stamp device is used to provide a time stamp during some time slots, and the second time stamp device is used to provide a time stamp during other time slots.

Il dispositivo pu? inoltre comprendere, per ciascun pixel, un mezzo di memorizzazione dati che ? atto a memorizzare almeno un segnale di rilevamento e/o almeno una marcatura temporale per almeno un intervallo temporale precedente per questo pixel. The device can? furthermore comprising, for each pixel, a data storage medium which? adapted to store at least one detection signal and / or at least one time stamp for at least a previous time interval for this pixel.

Per ciascun pixel, il mezzo di memorizzazione dati pu? essere atto a memorizzare, al momento dell'identificazione del verificarsi di un evento di rilevamento, almeno un segnale di rilevamento e/o almeno una marcatura temporale che precede, durante, o che segue l'identificazione del verificarsi dell'evento di rilevamento. For each pixel, the data storage medium can? be adapted to store, upon identification of the occurrence of a detection event, at least one detection signal and / or at least one time stamp which precedes, during, or which follows the identification of the occurrence of the detection event.

Questa caratteristica ? particolarmente importante e quindi, secondo un ulteriore aspetto indipendente dell'invenzione, si realizza un dispositivo sensore per il rilevamento di fotoni, comprende una pluralit? di pixel, con ciascun pixel comprendente una pluralit? di rivelatori fotonici ed una logica di elaborazione atta a fornire in uscita un rispettivo segnale di rilevamento per questo pixel per ciascun intervallo di una serie di intervalli temporali, ed un dispositivo di monitoraggio di eventi per identificare il verificarsi di un evento di rilevamento durante un intervallo temporale particolare, in cui, per ciascun pixel, ? presente un mezzo di memorizzazione dati che ? atto a memorizzare almeno un segnale di rilevamento e/o almeno una marcatura temporale per almeno un intervallo temporale che precede, durante, o che segue l'identificazione del verificarsi dell'evento di rilevamento. This characteristic ? particularly important and therefore, according to a further independent aspect of the invention, a sensor device for the detection of photons is realized, it comprises a plurality of of pixels, with each pixel comprising a plurality of pixels of photonic detectors and a processing logic adapted to output a respective detection signal for this pixel for each interval of a series of time intervals, and an event monitoring device for identifying the occurrence of a detection event during an interval particular time, in which, for each pixel,? present a data storage medium that? adapted to store at least one detection signal and / or at least one time stamp for at least a time interval which precedes, during, or which follows the identification of the occurrence of the detection event.

Il dispositivo di monitoraggio di eventi pu? essere atto ad includere nel segnale di rilevamento integrato della seconda modalit?, ad esempio la modalit? di monitoraggio di eventi, i segnali di rilevamento memorizzati per almeno un intervallo temporale che precede, durante, o che segue l'identificazione del verificarsi dell'evento di rilevamento. The event monitoring device can? be able to include in the integrated detection signal of the second mode, for example the mode? event monitoring, the detection signals stored for at least one time interval preceding, during, or following the identification of the occurrence of the detection event.

Per ciascun pixel, il mezzo di memorizzazione dati pu? comprendere almeno un FIFO per memorizzare dettoalmeno un segnale di rilevamento e/o almeno un FIFO per memorizzare detta almeno una marcatura temporale. For each pixel, the data storage medium can? comprising at least one FIFO for storing said at least one detection signal and / or at least one FIFO for storing said at least one time stamp.

Il dispositivo di monitoraggio di eventi pu? essere atto ad inviare uno o pi? segnali di controllo ("segnali di attivazione") alla logica di elaborazione di ciascun pixel in risposta all'identificazione di un evento di rilevamento, per bloccare il funzionamento dell'almeno un FIFO di questo pixel mentre si trova nella modalit? di monitoraggio di eventi. The event monitoring device can? be able to send one or more? control signals ("trigger signals") to the processing logic of each pixel in response to the identification of a detection event, to block the operation of the at least one FIFO of this pixel while in the mode. event monitoring.

Per ciascun pixel, la logica di elaborazione pu? essere atta a rispondere agli uno o pi? segnali di controllo ("segnali di attivazione") per controllare l'integratore di questo pixel in modo da accumulare il segnale di rilevamento integrato per il periodo di integrazione. For each pixel, the processing logic can? be able to respond to one or more? control signals ("trigger signals") for controlling the integrator of this pixel to accumulate the integrated detection signal for the integration period.

Il combinatore pu? comprendere una struttura ad albero comprendente una pluralit? di nodi in una pluralit? di livelli, in cui la logica di elaborazione di pixel fornisce segnali di rilevamento di pixel ai nodi di radice della struttura ad albero e la struttura ad albero ? realizzata in modo che, in ciascun nodo a livelli sopra il nodo di radice, siano combinati i segnali di almeno due nodi ad un livello inferiore della struttura ad albero. The combiner can? comprise a tree structure comprising a plurality of of nodes in a plurality? of levels, in which the pixel processing logic provides pixel detection signals to the root nodes of the tree and the tree structure? realized in such a way that, in each level node above the root node, the signals of at least two nodes at a lower level of the tree structure are combined.

Questa caratteristica ? particolarmente importante e quindi, secondo un ulteriore aspetto indipendente dell'invenzione, si realizza un dispositivo sensore per il rilevamento di fotoni, comprendente una pluralit? di pixel, con ciascun pixel comprendente una pluralit? di rivelatori fotonici ed una logica di elaborazione atta a fornire in uscita un rispettivo segnale di rilevamento per questo pixel per ciascun intervallo di una serie di intervalli temporali, un combinatore atto, per ciascun intervallo temporale, a combinare i segnali di rilevamento di ciascun pixel in modo da produrre un segnale di rilevamento combinato, in cui il combinatore comprende una struttura ad albero comprendente una pluralit? di nodi in una pluralit? di livelli, in cui la logica di elaborazione di pixel fornisce segnali di rilevamento di pixel ai nodi di radice della struttura ad albero e la struttura ad albero ? realizzata in modo che, in ciascun nodo a livelli sopra il nodo di radice, siano combinati i segnali di almeno due nodi ad un livello inferiore della struttura ad albero. This characteristic ? particularly important and therefore, according to a further independent aspect of the invention, a sensor device for detecting photons is provided, comprising a plurality of photons. of pixels, with each pixel comprising a plurality of pixels of photonic detectors and a processing logic adapted to output a respective detection signal for this pixel for each interval of a series of time intervals, a combiner able, for each time interval, to combine the detection signals of each pixel in so as to produce a combined detection signal, wherein the combiner comprises a tree structure comprising a plurality of of nodes in a plurality? of levels, in which the pixel processing logic provides pixel detection signals to the root nodes of the tree and the tree structure? realized in such a way that, in each level node above the root node, the signals of at least two nodes at a lower level of the tree structure are combined.

La combinazione di segnali pu? comprendere la somma di segnali, e ciascun nodo pu? comprendere un sommatore. The combination of signals can? understand the sum of signals, and each node can? understand an adder.

I nodi possono operare in accordo con una temporizzazione periodica del sensore, ed i nodi possono essere disposti in modo che, in ciascun nodo, i segnali che sono combinati siano segnali che corrispondono allo stesso intervallo temporale. The nodes can operate in accordance with a periodic timing of the sensor, and the nodes can be arranged so that, in each node, the signals that are combined are signals that correspond to the same time interval.

I nodi possono essere disposti in modo che, per tutti i nodi a ciascun livello della struttura ad albero, i tempi per l'arrivo dei segnali da nodi del livello precedente della struttura ad albero siano sostanzialmente uguali. Cos?, ? possibile ottenere un ritardo di instradamento uguale. The nodes can be arranged so that, for all nodes at each level of the tree structure, the times for the arrival of signals from nodes of the previous level of the tree are substantially the same. What,? equal routing delay can be achieved.

I nodi possono essere disposti in modo che, per tutti i nodi ad ogni livello della struttura ad albero, le distanze dai nodi del livello precedente della struttura ad albero siano sostanzialmente le stesse. The nodes can be arranged so that, for all nodes at each level of the tree, the distances from the nodes of the previous level of the tree are substantially the same.

La struttura ad albero pu? comprendere un nodo di uscita che fornisce in uscita, per ciascun intervallo temporale in successione, un segnale di rilevamento combinato, in cui il segnale di rilevamento combinato per un intervallo temporale rappresenta un totale dei segnali ottenuti da ciascuno dei pixel per questo intervallo temporale. The tree structure can? comprising an output node which outputs, for each time interval in succession, a combined detection signal, wherein the combined detection signal for a time interval represents a total of the signals obtained from each of the pixels for this time interval.

Il combinatore pu? comprendere una disposizione gerarchica ad albero di sommatori. The combiner can? understand a hierarchical tree arrangement of adders.

Il dispositivo pu? inoltre comprendere mezzi per ottenere, per ciascun evento di rilevamento, un profilo del segnale di rilevamento combinato in funzione del tempo. The device can? further comprising means for obtaining, for each detection event, a profile of the combined detection signal as a function of time.

Il dispositivo pu? inoltre comprendere mezzi per determinare un istante in cui si verifica l'evento di rilevamento dall'analisi del profilo del segnale di rilevamento combinato in funzione del tempo. The device can? further comprising means for determining an instant when the detection event occurs by analyzing the profile of the combined detection signal as a function of time.

Il dispositivo di monitoraggio di eventi pu? essere atto ad ottenere, per ciascun evento di rilevamento, uno o pi?, eventualmente ciascuno, dei seguenti parametri: un profilo del segnale di rilevamento combinato per tutti i pixel in funzione del tempo durante il periodo di integrazione; un segnale di rilevamento integrato per ciascun pixel, rappresentativo dei segnali di rilevamento accumulati da questo pixel durante il periodo di integrazione; dati di marcatura temporale per ciascun pixel. The event monitoring device can? be able to obtain, for each detection event, one or more, possibly each, of the following parameters: a profile of the combined detection signal for all the pixels as a function of time during the integration period; an integrated detection signal for each pixel, representative of the detection signals accumulated by this pixel during the integration period; time stamp data for each pixel.

Per ciascun pixel, la logica di elaborazione pu? comprendere almeno un dispositivo di marcatura temporale che ? atto a fornire una marcatura temporale per registrare l'istante di rilevamento di uno o pi? fotoni da parte dei rivelatori di questo pixel. For each pixel, the processing logic can? include at least one time stamp device which? adapted to provide a time stamp to record the instant of detection of one or more? photons by the detectors of this pixel.

La marcatura temporale pu? essere inclusa nel segnale di rilevamento per questo pixel e per un periodo di tempo di rilevamento particolare. The time stamp can? be included in the detection signal for this pixel and for a particular detection time period.

La marcatura temporale pu? registrare l'istante di rilevamento del primo fotone durante un intervallo temporale di rilevamento, o l'istante di rilevamento del secondo fotone, del terzo fotone o l'istante di rilevamento di un fotone che occupa una qualsiasi posizione ordinale durante un intervallo temporale particolare. The time stamp can? recording the instant of detection of the first photon during a detection time interval, or the detection instant of the second photon, of the third photon or the detection instant of a photon occupying any ordinal position during a particular time interval.

La marcatura temporale pu? registrare l'istante di rilevamento con una risoluzione pi? fine della lunghezza dell'intervallo temporale. The time stamp can? record the instant of detection with a resolution pi? end of the length of the time interval.

Per ciascun pixel, la logica di elaborazione pu? comprendere un primo dispositivo di marcatura temporale ed un secondo dispositivo di marcatura temporale, ed il primo ed il secondo dispositivo di marcatura temporale possono essere utilizzati in modo alternato, in modo che il primo dispositivo di marcatura temporale sia utilizzato per fornire una marcatura temporale durante alcuni intervalli temporali, ed il secondo dispositivo di marcatura temporale sia utilizzato per fornire una marcatura temporale durante altri intervalli temporali. For each pixel, the processing logic can? comprise a first time stamp device and a second time stamp device, and the first and second time stamp devices can be used alternately, so that the first time stamp device is used to provide a time stamp during some time slots, and the second time stamp device is used to provide a time stamp during other time slots.

Per ciascun pixel, il segnale di rilevamento pu? comprendere un segnale di conteggio rappresentativo di un numero di eventi di rilevamento di fotoni. For each pixel, the detection signal can? comprising a count signal representative of a number of photon detection events.

Per ciascun pixel, la logica di elaborazione pu? essere atta a combinare segnali dalla pluralit? di rivelatori per ottenere il segnale di rilevamento di pixel. Ad esempio, la logica di elaborazione pu? essere atta a sommare i segnali forniti dalla pluralit? di rivelatori per ottenere il segnale di rilevamento di pixel. For each pixel, the processing logic can? be able to combine signals from the plurality? of detectors to obtain the pixel detection signal. For example, the processing logic can? be able to sum the signals provided by the plurality? of detectors to obtain the pixel detection signal.

Ciascun rivelatore pu? comprendere un unico rivelatore fotonico e/o rivelatore a fotodiodo, facoltativamente un Diodo a Valanga a Fotone Singolo ("Single Photon Avalanche Diode" ? SPAD). Each detector can? comprise a single photonic detector and / or photodiode detector, optionally a Single Photon Avalanche Diode (SPAD).

Ciascun pixel pu? comprendere una pluralit? di Foto-Moltiplicatori di Silicio (Silicon Photon-Multiplier" ? SiPM), ciascuno dei quali comprende una pluralit? di rivelatori. Each pixel can? understand a plurality? of Silicon Photo-Multipliers (Silicon Photon-Multiplier "? SiPM), each of which includes a plurality of detectors.

Il dispositivo pu? essere incluso in un chip, ad esempio un chip CMOS. The device can? be included in a chip, such as a CMOS chip.

Il dispositivo pu? inoltre comprendere una risorsa di elaborazione inclusa sul chip ed atta a determinare almeno un parametro tra: The device can? furthermore comprising a processing resource included on the chip and able to determine at least one parameter between:

l'istante in cui si verifica l'evento di rilevamento; the instant in which the detection event occurs;

una posizione dell'evento di rilevamento; a location of the detection event;

un profilo del conteggio di pixel in funzione della posizione per l'evento di rilevamento; a pixel count profile as a function of position for the detection event;

una somma di tutti i segnali di rilevamento integrati (conteggi di dati spaziali) da uno o pi? pixel, per fornire, ad esempio, una stima dell'energia per l'evento di rilevamento. a sum of all integrated detection signals (spatial data counts) from one or more? pixels, to provide, for example, an energy estimate for the detection event.

L'evento di rilevamento pu? comprendere almeno un evento tra un evento di scintillazione, un evento di annichilazione di una particella, un evento di fluorescenza, o la ricezione di fotoni che nascono da un tale evento di scintillazione, evento di annichilazione di una particella o evento di fluorescenza. The detection event can? include at least one event between a scintillation event, a particle annihilation event, a fluorescence event, or the reception of photons arising from such a scintillation event, particle annihilation event, or fluorescence event.

Secondo un ulteriore aspetto indipendente dell'invenzione, si realizza un sistema di rilevamento comprendente una pluralit? di dispositivi sensori come rivendicato o descritto nella presente, ciascuno dei quali ? allineato con un materiale scintillatore, ed un processore per elaborare segnali di rilevamento e/o segnali di rilevamento integrati ottenuti dai dispositivi sensori. According to a further independent aspect of the invention, a detection system is provided comprising a plurality of products. of sensing devices as claimed or described herein, each of which? aligned with a scintillator material, and a processor for processing detection signals and / or integrated detection signals obtained from the sensor devices.

Il sistema pu? essere un sistema di rilevamento PET, MRI, di raggi X, di fisica delle particelle, di fotonica quantistica, o di biofotonica. The system can? be a PET, MRI, X-ray, particle physics, quantum photonics, or biophotonics detection system.

Secondo un ulteriore aspetto indipendente dell'invenzione, si realizza un procedimento di rilevamento fotonico, comprendente l'acquisizione di un rispettivo segnale di rilevamento da ciascun pixel facente parte di una pluralit? di pixel per ciascun intervallo facente parte di un serie di intervalli temporali, in cui ciascun pixel comprende una pluralit? di rivelatori fotonici, per ciascun intervallo temporale, la combinazione dei segnali di rilevamento da ciascun pixel per produrre un segnale di rilevamento combinato per questo intervallo temporale, e l'identificazione del verificarsi di un evento di rilevamento durante un intervallo temporale particolare in funzione di un valore del segnale di rilevamento combinato almeno per questo intervallo temporale. According to a further independent aspect of the invention, a photonic detection process is carried out, comprising the acquisition of a respective detection signal from each pixel forming part of a plurality of materials. of pixels for each interval forming part of a series of time intervals, in which each pixel comprises a plurality of of photonic detectors, for each time slot, combining the detection signals from each pixel to produce a combined detection signal for this time slot, and identifying the occurrence of a detection event during a particular time slot as a function of a value of the combined detection signal at least for this time interval.

Secondo un altro aspetto indipendente dell'invenzione, si realizza un procedimento di rilevamento fotonico, comprendente l'acquisizione di un rispettivo segnale di rilevamento per ciascun pixel facente parte di una pluralit? di pixel per ciascun intervallo facente parte di una serie di intervalli temporali, in cui ciascun pixel comprende una pluralit? di rivelatori fotonici; per ciascun pixel, la memorizzazione di almeno un segnale di rilevamento e/o di almeno una marcatura temporale da almeno un intervallo temporale precedente e l'identificazione del verificarsi di un evento di rilevamento durante un intervallo temporale particolare, in cui, per ciascun pixel, l'almeno un segnale di rilevamento memorizzato e/o l'almeno una marcatura temporale comprendono almeno un segnale di rilevamento e/o almeno una marcatura temporale per almeno un intervallo temporale che precede, durante, o che segue l'identificazione del verificarsi dell'evento di rilevamento. According to another independent aspect of the invention, a photonic detection process is carried out, comprising the acquisition of a respective detection signal for each pixel forming part of a plurality of products. of pixels for each interval forming part of a series of time intervals, in which each pixel comprises a plurality of pixels. of photonic detectors; for each pixel, storing at least one detection signal and / or at least one time stamp from at least one previous time interval and identifying the occurrence of a detection event during a particular time interval, where, for each pixel, the at least one stored detection signal and / or the at least one time stamp comprises at least one detection signal and / or at least one time stamp for at least one time interval preceding, during, or following the identification of the occurrence of the detection event.

Secondo un ulteriore aspetto indipendente dell'invenzione, si realizza un sensore per il rilevamento asincrono di un impulso di fotoni composto da una matrice di pixel di mini-fotomoltiplicatori di silicio ("mini-Silicon PhotoMultiplier" - mini SiPM). Ciascun pixel contiene una matrice di rivelatori di singoli fotoni disposti sotto forma di un fotomoltiplicatore di silicio ("Silicon PhotoMultiplier" - SiPM) ed una logica di elaborazione sincronizzata da una forma d'onda di orologio globale . La logica genera due uscite: (1) un conteggio digitale di fotoni che conteggia tutti i fotoni incidenti sulla superficie del pixel entro il periodo di orologio, (2) una 'marcatura temporale' digitale che rappresenta l'istante di arrivo del primo fotone rispetto al periodo di orologio presente. Sono possibili varie disposizioni di rivelatori di pixel (come quella del brevetto FBK), dSiPM o disposizioni di conteggio di fotoni multi-pixel ("Multi-Pixel Photon Counting" ? MPPC) con una logica di conteggio che fornisce un singolo conteggio digitale di fotoni. According to a further independent aspect of the invention, a sensor is provided for asynchronous detection of a photon pulse composed of a pixel matrix of silicon mini-photomultipliers ("mini-Silicon PhotoMultiplier" - mini SiPM). Each pixel contains a matrix of single photon detectors arranged in the form of a silicon photomultiplier ("Silicon PhotoMultiplier" - SiPM) and a processing logic synchronized by a global clock waveform. The logic generates two outputs: (1) a digital photon count that counts all the photons incident on the pixel surface within the clock period, (2) a digital 'time stamp' representing the instant of arrival of the first photon with respect to the present clock period. Various pixel detector arrangements (such as that of the FBK patent), dSiPM or multi-pixel photon counting arrangements ("Multi-Pixel Photon Counting"? MPPC) are possible with a counting logic that provides a single digital photon count. .

Ciascun pixel dell'ulteriore forma di attuazione pu? includere un buffer primo entrato ? primo uscito ("First-In First-Out" ? FIFO) in cui i conteggi di fotoni digitali e le marcature temporali sono inseriti e sono traslati ad ogni ciclo dell'orologio globale. Il FIFO ? un componente fondamentale del pixel poich? permette di conservare una storia locale dell'energia e della temporizzazione del fotoni rilevati finch? un meccanismo globale non valida un evento. Il FIFO di tutti i pixel pu? essere bloccato (congelato) all'asserzione di un segnale FREEZE globale, in modo che non vengano forniti ulteriori ingressi al FIFO finch? non viene abbassato il segnale FREEZE. Each pixel of the further embodiment can? to include a first-in buffer? first out ("First-In First-Out"? FIFO) in which digital photon counts and time stamps are entered and translated at each global clock cycle. The FIFO? a fundamental component of the pixel since? allows you to keep a local history of the energy and timing of the photons detected until? a global mechanism invalidates an event. The FIFO of all the pixels can? be locked (frozen) at the assertion of a global FREEZE signal, so that no further inputs are provided to the FIFO until? the FREEZE signal is not lowered.

Ciascun pixel pu? includere un integratore che somma l'uscita di conteggio digitale di fotoni per un intervallo temporale programmabile dall'asserzione del segnale FREEZE. Il conteggio integrato di fotoni ? disponibile come terza uscita digitale dal mini-SiPM. Each pixel can? including an integrator which sums the digital photon count output for a programmable time interval from the FREEZE signal assertion. Integrated photon counting? available as a third digital output from the mini-SiPM.

Ciascun pixel pu? includere uno o pi? circuiti generatori di marcatura temporale (ad esempio convertitori tempo ? digitale) che possono attribuire una marcatura temporale al primo o al secondo o al terzo fotone e cos? via, o qualsiasi loro combinazione. Each pixel can? include one or more? time stamp generating circuits (for example digital time converters) which can assign a time stamp to the first or second or third photon and so on? away, or any combination of them.

Le uscite dei pixel possono essere sommate in modo gerarchico sotto il controllo di un orologio globale. Le uscite di coppie di 'celle' vicine possono essere sommate durante ciascun periodo di orologio e la somma pu? costituire l'uscita verso il livello seguente di gerarchia. La 'cella' pi? semplice ? il pixel che fornisce in uscita il numero totale di fotoni incidenti sulla sua superficie (tipicamente un piccolo multiplo di 100 ?m ? 100 ?m). La somma gerarchica delle uscite dei pixel crea una singola uscita digitale di livello superiore dal sensore che rappresenta il numero totale di fotoni incidenti entro un periodo di campionamento sull'intera superficie del sensore (ad esempio 10 mm ? 10 mm). Il numero di stadi di somma gerarchica ? definito da log2(numero di pixel in un sensore). La rete di somme gerarchiche pu? essere realizzata sotto forma di una rete spaziale ad albero ad H (H-tree) per mantenere ritardi di instradamento uguali tra tutte le celle. Le operazioni di somma possono di preferenza essere realizzate entro l'area del sensore in modo da conservare la massima area complessiva sensibile ai fotoni. Sono anche possibili altri approcci di somma globale che aggregano l'uscita di tutti i pixel. La distribuzione dell'orologio globale pu? anche assumere la stessa disposizione ad albero ad H nella direzione opposta (dall'ingresso del sensore al pixel) per minimizzare disallineamenti temporali tra i pixel attraverso la matrice. Pixel outputs can be summed hierarchically under the control of a global clock. The outputs of pairs of neighboring 'cells' can be added during each clock period and the sum can be added. constitute the exit to the next level of hierarchy. The 'cell' pi? simple ? the pixel that outputs the total number of photons incident on its surface (typically a small multiple of 100? m? 100? m). The hierarchical sum of the pixel outputs creates a single higher-level digital output from the sensor that represents the total number of incident photons within a sampling period over the entire surface of the sensor (e.g. 10mm? 10mm). The number of stages of hierarchical sum? defined by log2 (number of pixels in a sensor). The network of hierarchical sums can? be implemented in the form of an H-tree spatial network to maintain equal routing delays between all cells. The summing operations can preferably be carried out within the sensor area so as to maintain the maximum overall photon sensitive area. Other global sum approaches are also possible that aggregate the output of all pixels. The distribution of the global clock can? also assume the same H-tree arrangement in the opposite direction (from sensor input to pixel) to minimize temporal misalignments between pixels across the matrix.

L'uscita digitale di livello superiore pu? essere confrontata con una soglia (ad esempio, una parola digitale di ingresso o 'soglia di attivazione') in ciascun ciclo di orologio per produrre una sequenza di attivazione ("trigger") ad un solo bit, ad esempio asserito se l'uscita del sensore si trova sopra la soglia di attivazione ed altrimenti abbassato. The higher level digital output can? be compared to a threshold (for example, a digital input word or 'trigger threshold') in each clock cycle to produce a single-bit trigger sequence, for example asserted if the output of the sensor is above the activation threshold and otherwise lowered.

Quando viene attraversata la soglia di attivazione ed un segnale FREEZE viene asserito e retroalimentato alla matrice di pixel, ci? pu? fare in modo che i FIFO dei pixel siano inibiti insieme all'integrazione dei conteggi di fotoni di pixel per un numero variabile di periodi di orologio dopo l'asserzione del segnale FREEZE. In un'applicazione PET / MRI, l'attivazione del sensore pu? dipendere dall'arrivo di un fotone gamma con energia sufficiente che incide sullo scintillatore. La nuvola di fotoni emessi nel visibile pu? essere conteggiata dal sensore e confrontata con una soglia per permettere di distinguere il conteggio di buio del sensore da un breve impulso di fotoni (della durata tipica di 160 ns) generata da una scintillazione gamma in un cristallo scintillatore disposto sopra il sensore. I FIFO dei pixel possono permettere che vi sia un certo numero di cicli di orologio di latenza tra l'arrivo del fotone gamma e la generazione del segnale di attivazione (che richiede la somma di tutti i fotoni che giungono sul sensore) senza perdita di marcature temporali o conteggi che si presentano subito dopo l'evento gamma. When the activation threshold is crossed and a FREEZE signal is asserted and fed back to the pixel matrix, ci? can causing the pixel FIFOs to be inhibited together with the integration of the pixel photon counts for a variable number of clock periods after the FREEZE signal assertion. In a PET / MRI application, sensor activation can? depend on the arrival of a gamma photon with sufficient energy that impinges on the scintillator. The cloud of photons emitted in the visible can? be counted by the sensor and compared with a threshold to allow to distinguish the dark count of the sensor from a short photon pulse (typically 160 ns duration) generated by a gamma scintillation in a scintillator crystal placed above the sensor. The FIFO of the pixels can allow there to be a certain number of clock cycles of latency between the arrival of the gamma photon and the generation of the activation signal (which requires the sum of all the photons arriving on the sensor) without loss of markings. thunderstorms or counts that occur immediately after the gamma event.

Le marcature temporali digitali ed i conteggi di fotoni integrati (indicati ad esempio come 'dati di pixel') possono essere letti da ciascun pixel. Ci? pu? essere ottenuto generando un segnale di abilitazione di pixel in conseguenza del quale i dati di pixel sono posizionati su un bus di uscita del sensore. Il segnale FREEZE di pixel pu? essere abbassato quando sono stati letti i dati da tutti i pixel nel sensore. Digital time stamps and integrated photon counts (referred to for example as 'pixel data') can be read from each pixel. There? can be obtained by generating a pixel enable signal as a result of which the pixel data is positioned on an output bus of the sensor. The FREEZE signal of pixels can? be lowered when data from all pixels in the sensor has been read.

Qualsiasi caratteristica in un aspetto dell'invenzione pu? essere applicata ad altri aspetti dell'invenzione, in qualsiasi combinazione appropriata. Ad esempio, caratteristiche del dispositivo possono essere applicate a caratteristiche del procedimento e viceversa. Any feature in one aspect of the invention can? be applied to other aspects of the invention, in any appropriate combination. For example, device characteristics can be applied to process characteristics and vice versa.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Alcune forme di attuazione saranno ora descritte, soltanto a titolo di esempio non limitativo, e sono illustrate nelle figure seguenti, nelle quali: Some embodiments will now be described, by way of non-limiting example only, and are illustrated in the following figures, in which:

la figura 1 riporta un diagramma schematico di un sistema di generazione di immagini a PET noto; Figure 1 shows a schematic diagram of a known PET image generation system;

la figura 2 riporta un diagramma schematico che mostra in una vista di insieme l'architettura di un chip sensore secondo una forma di attuazione; figure 2 shows a schematic diagram showing in an overall view the architecture of a sensor chip according to an embodiment;

la figura 3 riporta un'illustrazione schematica di un pixel nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1 e 2; Figure 3 shows a schematic illustration of a pixel in the embodiment illustrated in Figures 1 and 2;

la figura 4 riporta un diagramma schematico che mostra una logica di elaborazione di un MiniSiPM incluso nel pixel illustrato nella figura 3; Figure 4 shows a schematic diagram showing a processing logic of a MiniSiPM included in the pixel illustrated in Figure 3;

la figura 5 riporta un diagramma schematico che illustra pi? in dettaglio una logica di elaborazione del pixel illustrato nella figura 3; figure 5 shows a schematic diagram which illustrates more? in detail a processing logic of the pixel illustrated in Figure 3;

la figura 6 riporta un diagramma temporale, ed un istogramma di conteggi totali di fotoni ottenuti prima e durante un evento di rilevamento; Figure 6 shows a time diagram, and a histogram of total photon counts obtained before and during a detection event;

la figura 7 riporta un diagramma temporale pi? dettagliato; figure 7 shows a time diagram pi? detailed;

le figure 8a ed 8b mostrano sistemazioni alternative della logica di pixel; Figures 8a and 8b show alternative arrangements of the pixel logic;

le figure da 9 ad 11 riportano delle illustrazioni di strutture a semiconduttore formanti un logica di elaborazione secondo alcune forme di attuazione; Figures 9 to 11 show illustrations of semiconductor structures forming a processing logic according to some embodiments;

la figura 12 riporta un grafico normalizzato dell'energia in funzione delle occorrenze ottenuto da misure utilizzando la forma di attuazione illustrata nella figura 2, e comprende un picco interpolato; e Figure 12 shows a normalized graph of the energy as a function of occurrences obtained from measurements using the embodiment illustrated in Figure 2, and comprises an interpolated peak; And

la figura 13 riporta un grafico del numero di occorrenze in funzione del tempo ottenuto da codici TDC generati da un singolo pixel della forma di attuazione illustrata nella figura 2, confrontato con un sistema di riferimento e con una media di trame. Figure 13 shows a graph of the number of occurrences as a function of time obtained from TDC codes generated by a single pixel of the embodiment illustrated in Figure 2, compared with a reference system and with an average of frames.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION

L'architettura di livello superiore di un dispositivo sensore, sotto forma di un chip sensore 10, secondo una forma di attuazione ? illustrata schematicamente nella figura 2. Nell'uso di un sensore per PET, il chip 10 ? posizionato rispetto ad un cristallo scintillatore (non illustrato) in modo che fotoni gamma generati dall'annichilazione di un positrone nel cristallo scintillatore siano rilevati dal chip sensore 10. Un certo numero di cristalli scintillatori e chip rivelatori associati 10 pu? essere disposto in una configurazione cilindrica simile a quella illustrata nella figura 1. The higher level architecture of a sensor device, in the form of a sensor chip 10, according to an embodiment? shown schematically in Figure 2. In the use of a PET sensor, the chip 10? positioned with respect to a scintillator crystal (not shown) so that gamma photons generated by the annihilation of a positron in the scintillator crystal are detected by the sensor chip 10. A number of scintillator crystals and associated detector chips 10 can be detected. be arranged in a cylindrical configuration similar to that illustrated in Figure 1.

Il chip 10 costituisce un sensore di 92k SPAD, 16 ? 8 pixel, in una tecnologia CMOS CIS a bassa tensione a 0,13 ?m, con ciascun pixel che comprende quattro mini-SiPM da 180 SPAD ciascuno, contatori nel pixel, e Convertitori Tempo ? Digitale ("Time to Digital Converter" ? TDC). Quest'architettura di sensore pu? fornire una capacit? di istogramma di energia in tempo reale di 100M campioni/s ed un discriminatore sul chip per un riconoscimento di eventi gamma. La struttura del chip ? descritta pi? in dettaglio con riferimento alle figure da 2 a 5. Chip 10 constitutes a 92k SPAD sensor, 16? 8 pixels, in a low voltage CIS CMOS technology at 0.13µm, with each pixel comprising four mini-SiPMs of 180 SPAD each, in-pixel counters, and Time Converters? Digital ("Time to Digital Converter"? TDC). This sensor architecture can? provide a capacity? real-time energy histogram of 100M samples / s and an on-chip discriminator for gamma event recognition. The structure of the chip? described more? in detail with reference to Figures 2 to 5.

Il chip sensore 10 comprende una matrice di pixel 20 che sono collegati ad un dispositivo di monitoraggio di eventi che comprende un circuito logico sotto forma di un discriminatore 22. Il discriminatore 22 ? anche collegato a registri di configurazione 24 che memorizzano i valori di vari parametri di configurazione, e ad un decodificatore di indirizzo digitale di riga e di colonna 26 che permette la lettura di segnali di rilevamento da singoli pixel 20, se lo si desidera. ? anche previsto un decodificatore SRAM 28 che pu? essere utilizzato per abilitare / inibire selettivamente ciascuno SPAD, se lo si desidera. Il dispositivo comprende anche un bus di uscita del sensore 30 che include componenti di serializzatore e MUX e che permette la trasmissione di dati di rilevamento ed altri dati ad un processore centrale (non illustrato). The sensor chip 10 comprises an array of pixels 20 which are connected to an event monitoring device which includes a logic circuit in the form of a discriminator 22. The discriminator 22? also connected to configuration registers 24 which store the values of various configuration parameters, and to a row and column digital address decoder 26 which allows the reading of detection signals from single pixels 20, if desired. ? also provided for a SRAM 28 decoder that can? be used to selectively enable / disable each SPAD, if desired. The device also comprises a sensor output bus 30 which includes serializer and MUX components and which permits transmission of sense data and other data to a central processor (not shown).

Il discriminatore 22 comprende un orologio (non illustrato) che fornisce un segnale di orologio CLKBIN, con una frequenza operativa di 100 MHz. Il chip del sensore ? progettato per lavorare in sincronismo con il segnale di orologio CLKBIN. Discriminator 22 comprises a clock (not shown) which provides a CLKBIN clock signal, with an operating frequency of 100 MHz. The sensor chip? designed to work in synchronism with the CLKBIN clock signal.

Ciascun pixel 20 comprende una logica di elaborazione, come ? discusso pi? in dettaglio nel seguito con riferimento alle figure da 3 a 5. I pixel 20 sono collegati al discriminatore 22 attraverso una struttura ad albero, sotto forma di un albero ad H gerarchico 32 che ? sovrapposto sulla matrice di pixel. Each pixel 20 comprises a processing logic, how? discussed more? in detail below with reference to Figures 3 to 5. The pixels 20 are connected to the discriminator 22 through a tree structure, in the form of a hierarchical H-tree 32 which? superimposed on the pixel matrix.

La struttura ad albero ad H assicura che, dalla periferia, l'orologio principale CLKBIN ed i segnali a criticit? temporale siano forniti ai pixel 20 con ritardi di propagazione equalizzati. Nella direzione opposta, un sommatore ? disposto in ciascun nodo della struttura ad albero ad H e tutti i segnali di rilevamento di pixel, in questo caso sotto forma di conteggi di pixel, in ciascun periodo di orologio sono sommati dal sommatore distribuito risultante. Cos? un segnale di rilevamento combinato, in questo caso un conteggio di fotoni a livello di chip, ? generato per ciascun intervallo temporale del periodo di orologio. Un intervallo temporale pu? essere indicato come un intervallo di tempo di rilevamento. The H-tree structure ensures that, from the periphery, the main CLKBIN clock and the critical signals? time are provided to the pixels 20 with equalized propagation delays. In the opposite direction, an adder? disposed in each node of the H-tree structure and all the pixel detection signals, in this case in the form of pixel counts, in each clock period are summed by the resulting distributed adder. What? a combined detection signal, in this case a chip-level photon count,? generated for each time interval of the clock period. A time interval can? be referred to as a detection time interval.

Una caratteristica della forma di attuazione illustrata nella figura 2 consiste nel fatto che il discriminatore 22 controlla il funzionamento del chip in modo che abbia una tra due modalit?, indicate in questo caso come una modalit? inattiva ed una modalit? di monitoraggio di eventi, in funzione del fatto che si sia verificato un evento di rilevamento (in questo caso, un evento gamma). L'uso di due modalit? fornisce le informazioni temporali, spaziali e di energia richieste relative a ciascun fotone gamma rilevato, evitando nello stesso tempo la generazione di tali informazioni per conteggi di buio degli SPAD. Un'ulteriore caratteristica della forma di attuazione consiste nel fatto che il discriminatore 22 determina se si ? o non si ? verificato un evento di rilevamento per un intervallo di tempo (intervallo temporale) di rilevamento particolare in funzione del valore del segnale di rilevamento combinato su tutti i pixel per questo intervallo di tempo di rilevamento. A feature of the embodiment illustrated in FIG. 2 is that the discriminator 22 controls the operation of the chip so that it has one of two modes, referred to in this case as a mode. inactive and a mode? event monitoring, depending on whether a detection event (in this case, a gamma event) has occurred. The use of two modes? provides the required temporal, spatial and energy information relating to each gamma photon detected, while at the same time avoiding the generation of such information by SPAD dark counts. A further feature of the embodiment is that the discriminator 22 determines whether yes? or not? a detection event occurred for a particular detection time interval (time interval) as a function of the combined detection signal value on all pixels for this detection time interval.

Nell'attesa di un evento gamma nella modalit? inattiva, vengono conteggiati tutti i fotoni rilevati da ciascun pixel durante un periodo, di 10 ns (definito dall'orologio distribuito nell'albero ad H, denominato CLKBIN). Questi conteggi di pixel sono sommati gerarchicamente per produrre un unico totale a 16 bit che rappresenta il flusso fotonico istantaneo che incide sui pixel del sensore, con una risoluzione temporale di 10 ns. Questi dati di istogramma in tempo reale sono resi disponibili all'esterno del chip attraverso un bus di uscita parallelo a 16 bit, mentre un discriminatore sul chip 22 applica una logica che confronta i conteggi di fotoni per due intervalli consecutivi con due soglie configurabili (Th1, Th2) per distinguere un evento gamma (che pu?, ad esempio, produrre circa 1.000 fotoni in una finestra di 200 ns) da rumore (conteggi di buio e fotoni spuri), come illustrato schematicamente nel diagramma di flusso del processo di discriminazione fornito nella figura 2. While waiting for a gamma event in the mode? inactive, all the photons detected by each pixel are counted during a period of 10 ns (defined by the clock distributed in the H-tree, called CLKBIN). These pixel counts are summed hierarchically to produce a single 16-bit total representing the instantaneous photon flux affecting the sensor pixels, with a temporal resolution of 10 ns. This real-time histogram data is made available outside the chip through a parallel 16-bit output bus, while a discriminator on chip 22 applies logic that compares photon counts for two consecutive intervals with two configurable thresholds (Th1 , Th2) to distinguish a gamma event (which can, for example, produce about 1,000 photons in a 200 ns window) from noise (dark and spurious photon counts), as schematically illustrated in the discrimination process flowchart provided in Figure 2.

Se il conteggio totale (Tot cnt) ? superiore alla soglia appropriata (Th2), allora il discriminatore 22 considera la luce che incide al momento sul sensore come un evento valido di scintillazione gamma ed il dispositivo passa dalla modalit? inattiva alla modalit? di monitoraggio di eventi. I segnali di rilevamento sono quindi integrati finch? il tempo (Tmr) non ? uguale al periodo di integrazione (IntTime), come descritto pi? avanti. If the total count (Tot cnt)? higher than the appropriate threshold (Th2), then the discriminator 22 considers the light incident at the moment on the sensor as a valid gamma scintillation event and the device switches from the mode? inactive to the mode? event monitoring. The detection signals are then integrated until? the time (Tmr) not? equal to the integration period (IntTime), as described more? come on.

? possibile utilizzare una qualsiasi altra procedura di applicazione di soglia appropriata. Utilizzando una procedura di applicazione di soglia o altra procedura basata sul segnale di rilevamento combinato ottenuto da tutti i pixel, il discriminatore 22 ? in grado di ridurre l'impatto di falsi segnali, o funzionamento difettoso, di singoli pixel o singoli rivelatori fotonici, nel determinare quando si ? verificato un evento di rilevamento. ? Any other appropriate threshold application procedure can be used. Using a threshold application procedure or other procedure based on the combined detection signal obtained from all pixels, the discriminator 22? able to reduce the impact of false signals, or malfunction, of individual pixels or individual photonic detectors, in determining when? a detection event occurred.

Le differenze nel funzionamento tra la modalit? inattiva, quando si attende un evento di rilevamento, e la modalit? di monitoraggio di eventi, dopo che ? stato rilevato un evento, sono descritte pi? in dettaglio nel seguito. In primo luogo, sono ulteriormente descritte la struttura dei pixel e la logica di elaborazione associata. The differences in the operation between the mode? inactive, when waiting for a detection event, and the mode? event monitoring, after which? an event has been detected, are described more? in detail below. First, the pixel structure and associated processing logic are further described.

Un pixel 20 ? illustrato schematicamente nella figura 3. Ciascun pixel 20 ? composto da quattro SiPM (MiniSiPM) digitali indipendenti 40a, 40b, 40c, 40d, e da una logica di elaborazione comprendente un circuito di gestione dati ("DAta MAnaging Circuit" - DAMAC) comune 42 responsabile del conteggio dei fotoni, della marcatura temporale e della trasmissione dei dati. A pixel 20? shown schematically in Figure 3. Each pixel 20? composed of four independent digital SiPMs (MiniSiPMs) 40a, 40b, 40c, 40d, and of a processing logic comprising a common data management circuit ("DAta MAnaging Circuit" - DAMAC) 42 responsible for photon counting, time stamping and of data transmission.

Ciascun MiniSiPM 40a, 40b, 40c, 40d comprende una matrice, a nido d'ape, di 12 ? 15 SPAD 44 digitalizzati singolarmente insieme con la rispettiva logica di elaborazione 46a, 46b, 46c, 46d ed un circuito di compressione. Gli SPAD 44 in questa forma di attuazione hanno un diametro attivo di 16,27 ?m. Each MiniSiPM 40a, 40b, 40c, 40d comprises a honeycomb matrix of 12? 15 SPAD 44 individually digitized together with the respective processing logic 46a, 46b, 46c, 46d and a compression circuit. The SPAD 44 in this embodiment have an active diameter of 16.27µm.

La logica di elaborazione 46a di uno dei MiniSiPM 40a ? rappresentata schematicamente nella figura 4, e comprende un 'front-end' 50 per ciascuno SPAD, un circuito di compressione spaziale temporale 52, e dei contatori 54. Entro i MiniSiPM 40a, tutti i catodi degli SPAD sono collegati ad una linea di polarizzazione comune, mentre i loro anodi sono collegati singolarmente ad un transistore di inibizione ("quenching" nella letteratura tecnica anglosassone) passivo M1. L'uscita dello SPAD ? digitalizzata da un invertitore a trigger di Schmitt in modo da impedire che la lenta ricarica dello SPAD 44 influenzi il circuito di compressione, mentre le SRAM 6T sono utilizzate per inibire SPAD rumorosi 44. The processing logic 46a of one of the MiniSiPM 40a? represented schematically in Figure 4, and includes a 'front-end' 50 for each SPAD, a spatial-temporal compression circuit 52, and counters 54. Within the MiniSiPM 40a, all the cathodes of the SPADs are connected to a common bias line , while their anodes are individually connected to a passive inhibition transistor ("quenching" in the Anglo-Saxon technical literature) M1. The release of the SPAD? digitized by a Schmitt triggered inverter to prevent the slow charging of the SPAD 44 from affecting the compression circuit, while the SRAM 6Ts are used to inhibit noisy SPADs 44.

Infine, il circuito di compressione 52 combina le uscite dei 180 SPAD in un singolo canale (Vpulse) che fornisce un breve impulso per ciascun fotone. Gli impulsi relativamente lunghi degli SPAD (decine di ns) sono dapprima sottoposti ad un'operazione logica di OR in gruppi di tre (compressione spaziale) e quindi compressi nel tempo dal monostabile. Finally, the compression circuit 52 combines the outputs of the 180 SPADs into a single channel (Vpulse) which provides a short pulse for each photon. The relatively long pulses of the SPADs (tens of ns) are first subjected to a logical OR operation in groups of three (spatial compression) and then compressed over time by the monostable.

La velocit? massima del canale di uscita Vpulse ? definita dalla larghezza di impulso del monostabile, che pu? essere ridotta fino a 250 ps nella presente implementazione. Vpulse ? quindi alimentato al DAMAC 42, che costituisce una parte della logica di elaborazione di pixel, per mezzo di un circuito di campionamento di intervallo temporale. The speed? maximum of the Vpulse output channel? defined by the pulse width of the monostable, which can? be reduced to 250 ps in this implementation. Vpulse? then fed to the DAMAC 42, which constitutes a part of the pixel processing logic, by means of a time interval sampling circuit.

Il DAMAC 42, che fa parte della logica di elaborazione di pixel, ? illustrato schematicamente pi? in dettaglio nella figura 5. Il DAMAC 42 comprende due convertitori tempo ? digitale ("Time to Digital Converter" ? TDC) a 12 bit 60a, 60b, due contatori 62a, 62b, un sommatore gerarchico 64 operante in modo da sommare i conteggi di fotoni ricevuti per ciascuno dei quattro SiPM 40a, 40b, 40c, 40d, un FIFO di marcatura temporale 66, un altro FIFO 68 che funziona anche, in parte, come accumulatore durante la modalit? di monitoraggio di eventi, ed un'uscita verso un bus di comunicazione. L'uscita del sommatore gerarchico 64 ? anche collegata ad un albero sommatore gerarchico del chip che collega le uscite di ciascuno dei pixel 20 del chip 10, come ? discusso pi? in dettaglio nel seguito. The DAMAC 42, which is part of the pixel processing logic,? illustrated schematically pi? in detail in figure 5. Does the DAMAC 42 include two time converters? 12-bit digital ("Time to Digital Converter"? TDC) 60a, 60b, two counters 62a, 62b, a hierarchical adder 64 operating to sum the photon counts received for each of the four SiPM 40a, 40b, 40c, 40d , a timestamp FIFO 66, another FIFO 68 which also functions, in part, as an accumulator during the mode? event monitoring, and an output to a communication bus. The output of the hierarchical adder 64? also connected to a hierarchical summing tree of the chip which connects the outputs of each of the pixels 20 of the chip 10, how? discussed more? in detail below.

Ciascun DAMAC 42 ? atto a ricevere il segnale di orologio principale CLKBIN, che opera come segnale di orologio globale per ciascuno dei pixel 20. Each DAMAC 42? adapted to receive the main clock signal CLKBIN, which operates as a global clock signal for each of the pixels 20.

Nel funzionamento, ciascun periodo dell'orologio principale CLKBIN ? assegnato ad intervalli temporali A o B, selezionando uno dei due contatori 62a, 62b e dei due TDC 60a, 60b, operanti in una modalit? a funzionamento alternato. Durante ciascun intervallo temporale, mentre gli impulsi dei MiniSiPM sono accumulati in un primo contatore (ad esempio il contatore A) 62a, l'uscita dell'altro contatore (il contatore B) ? disponibile per il sommatore gerarchico nel pixel (sommatore 1, 2 e 3), che calcola il numero totale di fotoni nel pixel. In modo simile, uno dei due TDC (ad esempio il TDC A, 60a) misura il tempo di arrivo del primo fotone nel pixel nell'intervallo corrente, mentre l'altro (TDC B, 60b) blocca il valore campionato dell'intervallo precedente. Le uscite sia del sommatore sia del TDC dell'intervallo temporale precedente sono inserite nei rispettivi FIFO 66, 68 (o in registri FIFO interni separati di un unico FIFO in una forma di attuazione alternativa). Nel periodo di orologio seguente, le funzioni degli intervalli temporali A e B sono scambiate. In questo modo, non viene perso nessun impulso generato dai Mini-SiPM 40a, 40b, 40c, 40d durante il trasferimento di dati e azzeramento. In operation, each period of the main clock CLKBIN? assigned to time intervals A or B, selecting one of the two counters 62a, 62b and of the two TDCs 60a, 60b, operating in a mode? alternating operation. During each time interval, while the pulses of the MiniSiPMs are accumulated in a first counter (e.g. counter A) 62a, the output of the other counter (counter B)? available for the hierarchical adder in the pixel (adder 1, 2 and 3), which calculates the total number of photons in the pixel. Similarly, one of the two TDCs (e.g. TDC A, 60a) measures the arrival time of the first photon in the pixel in the current interval, while the other (TDC B, 60b) blocks the sampled value of the previous interval . The outputs of both the adder and the TDC of the previous time interval are inserted in the respective FIFOs 66, 68 (or in separate internal FIFO registers of a single FIFO in an alternative embodiment). In the following clock period, the functions of time slots A and B are swapped. In this way, no pulses generated by the Mini-SiPM 40a, 40b, 40c, 40d are lost during data transfer and zeroing.

Il funzionamento dei FIFO 66, 68 ? descritto nel paragrafo precedente con riferimento alla modalit? inattiva. In questa modalit?, i FIFO assicurano che segnali di rilevamento, comprendenti i conteggi di fotoni, ed informazioni di marcatura temporale siano conservati per diversi periodi di orologio dopo che sono stati misurati. Il funzionamento del FIFO cambia quando il chip entra nella modalit? di monitoraggio di eventi in risposta al segnale di rilevamento combinato da tutti i pixel che supera la soglia/le soglie ed al fatto che un evento ? quindi rilevato dal discriminatore 22. How does the FIFO 66, 68 work? described in the previous paragraph with reference to the mode? inactive. In this mode, the FIFOs ensure that detection signals, including photon counts, and time stamp information are retained for several clock periods after they are measured. Does the FIFO function change when the chip enters the mode? event monitoring in response to the combined detection signal from all pixels exceeding the threshold (s) and the fact that an event? therefore detected by the discriminator 22.

Quando viene rilevato un evento, il discriminatore 22 genera un'attivazione e passa nella modalit? di integrazione. Il segnale di attivazione, che pu? essere indicato come un segnale di bloccaggio, ? distribuito alla logica di elaborazione di ciascuno dei pixel 20, ed in risposta ciascun pixel entra nella modalit? di monitoraggio di eventi, il che significa che ciascun pixel inizia ad accumulare conteggi, mentre i FIFO dei TDC 66 saranno bloccati. I FIFO 66, 68 devono conservare i valori memorizzati nei FIFO 66, 68 nell'intervallo temporale in cui ? stato rilevato l'evento, considerando la latenza per generare e propagare l'attivazione. I FIFO compensano cos? la latenza di passaggio attraverso l'albero sommatore ed il discriminatore. I FIFO assicurano che tutti i dati relativi ad un evento particolare siano conservati (in questo caso sia il numero di fotoni sia dati di marcatura temporale), e l'integrazione inizia con i valori di intervallo che hanno provocato l'attivazione del discriminatore 22, assicurando che siano utilizzati tutti i conteggi di fotoni associati con un evento particolare, anche se compaiono all'inizio dell'evento. When an event is detected, the discriminator 22 generates an activation and goes into the mode? of integration. The activation signal, which can? be referred to as a blocking signal,? distributed to the processing logic of each of the pixels 20, and in response each pixel enters the mode? event monitoring, which means that each pixel begins to accumulate counts, while the FIFOs of the TDC 66 will be blocked. The FIFOs 66, 68 must keep the values stored in the FIFOs 66, 68 in the time interval in which? the event was detected, considering the latency to generate and propagate the activation. The FIFO compensate cos? the latency of passage through the adder shaft and the discriminator. FIFOs ensure that all data relating to a particular event are preserved (in this case both the number of photons and time stamp data), and the integration begins with the interval values that caused the activation of discriminator 22, ensuring that all photon counts associated with a particular event are used, even if they appear at the beginning of the event.

Quando ? comandata dal segnale di attivazione, distribuito in sincronismo con l'orologio, la logica di elaborazione di pixel, sotto forma dei DAMAC 42, accumula gli impulsi degli SPAD conteggiati in ciascun ciclo di orologio durante il periodo di integrazione, utilizzando l'accumulatore (che in questo caso fa parte del FIFO 68, bench? possa essere predisposto sotto forma di un componente separato). Come sar? descritto, ciascun blocco 52, 54 di Interfaccia e Contatore dei Mini-SiPM ("Mini-SiPM Interface and Counter" - MIC) 52, 54 contiene un albero OR per combinare le uscite dei singoli SPAD in un'unica successione di impulsi, con dispositivi monostabili dopo il primo stadio OR che svolgono una funzione di accorciamento degli impulsi per evitare che impulsi sovrapposti si oscurino reciprocamente. Il contatore 54, anch'esso nel blocco MIC, somma gli impulsi degli SPAD generati durante ciascun ciclo di orologio, realizzato utilizzando la coppia di contatori a 'ripple' funzionanti in una modalit? ad azione alternata, in modo che uno stia integrando mentre l'altro viene letto ed azzerato. Il DA-MAC a livello di pixel 42 somma quindi le uscite dei contatori dei quattro Mini-SiPM, e l'accumulatore esegue l'integrazione. When ? controlled by the activation signal, distributed in synchronism with the clock, the pixel processing logic, in the form of the DAMAC 42, accumulates the pulses of the SPADs counted in each clock cycle during the integration period, using the accumulator (which in this case it is part of FIFO 68, although it can be prepared in the form of a separate component). How will it be? described, each block 52, 54 of Mini-SiPM Interface and Counter ("Mini-SiPM Interface and Counter" - MIC) 52, 54 contains an OR shaft to combine the outputs of the single SPADs in a single sequence of pulses, with monostable devices after the first OR stage which perform a function of shortening the pulses to prevent overlapping pulses from obscuring each other. The counter 54, also in the MIC block, adds up the pulses of the SPADs generated during each clock cycle, made using the pair of 'ripple' counters operating in one mode. alternating action, so that one is integrating while the other is being read and reset. The pixel-level DA-MAC 42 then adds the counter outputs of the four Mini-SiPMs, and the accumulator does the integration.

Infine, quando si raggiunge il termine del tempo di integrazione programmabile (IntTime), l'accumulatore viene anche bloccato ed i conteggi integrati per ogni pixel ed i valori dei TDC sia del primo sia del secondo intervallo integrati sono letti dal discriminatore 22. Finally, when the end of the programmable integration time (IntTime) is reached, the accumulator is also blocked and the integrated counts for each pixel and the TDC values of both the first and the second integrated interval are read by the discriminator 22.

In alternativa, il discriminatore interno 22 pu? essere bypassato a favore di un discriminatore esterno o altra risorsa di elaborazione, come un processore centrale, poich? i segnali sia di integrazione sia di lettura possono essere forniti esternamente. Alternatively, the internal discriminator 22 can? be bypassed in favor of an external discriminator or other processing resource, such as a central processor, since? both integration and reading signals can be supplied externally.

Quando sono letti, i valori degli accumulatori dei singoli pixel forniscono una 'immagine' di intensit? che mostra la distribuzione spaziale di luce di scintillazione attraverso il sensore, permettendo di determinare il punto di scintillazione mediante un'elaborazione fuori dal chip. In modo simile, i valori possono essere sommati per calcolare l'energia complessiva del fotone gamma incidente. Come indicato in precedenza, i TDC nei pixel sono disposti in una coppia ad azione alternata, permettendo che venga generata un'unica marcatura temporale per ogni ciclo di orologio senza un tempo morto intermedio. Questi valori dei TDC sono posti nel loro FIFO 66 che ? bloccato all'inizio dell'integrazione, conservando la marcatura temporale dei primi fotoni cruciali nell'impulso di scintillazione, pronte per essere lette insieme con i dati spaziali come gi? indicato in precedenza. When read, the accumulator values of the individual pixels provide an 'image' of intensity. showing the spatial distribution of scintillation light across the sensor, allowing the scintillation point to be determined by off-chip processing. Similarly, the values can be added to calculate the overall energy of the incident gamma photon. As indicated above, the TDCs in the pixels are arranged in an alternating action pair, allowing a single time stamp to be generated for each clock cycle without an intermediate dead time. These CCT values are placed in their FIFO 66 which? locked at the start of integration, retaining the time stamp of the crucial first photons in the scintillation pulse, ready to be read along with the spatial data as already? mentioned above.

Oltre ad ottenere l'immagine di intensit?, il discriminatore 22, o un discriminatore esterno fuori dal chip o altra risorsa di elaborazione, pu? anche continuare, durante la modalit? di monitoraggio di eventi, a ricevere il segnale di rilevamento combinato che rappresenta la somma di segnali di rilevamento (in questo caso numeri di fotoni) che ? stata utilizzata per determinare inizialmente il verificarsi dell'evento. Cos?, un istogramma temporale dei conteggi pu? essere monitorato esternamente in tempo reale, ed un'analisi di questi dati pu? permettere la filtrazione di falsi eventi ed il rilevamento di eventi gamma multipli simultanei o altri eventi. Questa analisi pu? anche essere utilizzata per determinare un tipo di occorrenza, o altra propriet?, di un evento, ad esempio interpolando i dati in base ad un opportuno modello. In addition to obtaining the intensity image, the discriminator 22, or an external discriminator off the chip or other processing resource, can be used. also continue, during the mode? event monitoring, to receive the combined detection signal which represents the sum of detection signals (in this case photon numbers) which? was used to initially determine the occurrence of the event. So, a temporal histogram of the counts can? be monitored externally in real time, and an analysis of these data can? allow the filtering of false events and the detection of multiple simultaneous gamma events or other events. This analysis can? it can also be used to determine a type of occurrence, or other property, of an event, for example by interpolating the data on the basis of an appropriate model.

Un diagramma temporale, ed un istogramma di conteggi totali di fotoni ottenuti prima e durante un evento di rilevamento, sono forniti nella figura 6 a titolo illustrativo. Si pu? vedere che la determinazione dell'occorrenza di un evento di rilevamento, illustrata nel diagramma come decisione di validazione, avviene un certo tempo dopo l'inizio dell'impulso. Tuttavia, l'uso dei FIFO, e l'uscita continua del segnale di rilevamento combinato, assicurano che sia possibile utilizzare tutti i dati di conteggio di pixel pertinenti, incorporandoli nell'istogramma dell'evento. Un ulteriore diagramma temporale dettagliato ? fornito nella figura 7 per riferimento. A time chart, and a histogram of total photon counts obtained before and during a detection event, are provided in Figure 6 for illustrative purposes. Can you? see that the determination of the occurrence of a detection event, shown in the diagram as a validation decision, occurs some time after the start of the pulse. However, the use of FIFOs, and the continuous output of the combined detection signal, ensures that all relevant pixel count data can be used by embedding it in the event histogram. An additional detailed timeline? provided in Figure 7 for reference.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5, l'elaborazione di segnali di rilevamento e di dati di marcatura temporale associati con un evento di rilevamento pu? essere effettuata fuori dal chip, ad esempio in un processore centrale o altra risorsa, con dati pertinenti forniti dal chip attraverso un bus di comunicazione. In forme di attuazione alternative, questa elaborazione o una qualsiasi parte desiderata di questa elaborazione pu? essere eseguita da un processore disposto sul chip, ed i risultati di tale elaborazione possono essere forniti in uscita dal chip come desiderato. Esempi di tale elaborazione includono, ma senza carattere limitativo, il calcolo della media o altra elaborazione combinata di dati di marcatura temporale per tutti i pixel per determinare l'istante in cui si ? verificato l'evento, l'analisi di profili di conteggio di pixel in funzione del tempo, l'elaborazione dei dati di conteggio totali per ciascun pixel per ottenere dati di immagine e/o per determinare la posizione in cui si ? verificato l'evento. In the embodiment illustrated in FIGS. 2 to 5, the processing of detection signals and time stamp data associated with a detection event can? be performed off-chip, such as in a central processor or other resource, with relevant data provided by the chip over a communication bus. In alternative embodiments, this processing or any desired part of this processing can be done. be performed by a processor disposed on the chip, and the results of such processing can be output from the chip as desired. Examples of such processing include, but are not limited to, averaging or other combined processing of time stamp data for all pixels to determine the time at which it is? verified the event, the analysis of pixel count profiles as a function of time, the processing of the total count data for each pixel to obtain image data and / or to determine the position in which it? event occurred.

Una caratteristica della forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5 consiste nel fatto che i componenti della logica di elaborazione di ciascun pixel sono posizionati in un'area logica del pixel disposta in posizione centrale, come ? illustrato schematicamente nella figura 8b. In forme di attuazione alternative, i singoli SPAD possono essere circondati da SPAD come illustrato nella figura 8a, ma la disposizione illustrata nella figura 8b pu? permettere un miglior fattore di riempimento. Il fattore di riempimento pu? anche essere migliorato utilizzando una condivisione del pozzo ("well" nella letteratura tecnica anglosassone) di catodo come illustrato nella figura 9, che mostra (a) una vista in pianta, e (b) una vista in sezione trasversale che rappresentano singoli SPAD circondati da una logica in una tecnologia di generazione di immagini CMOS da 130 nm, e nella figura 10, che mostra (a) la sistemazione di un SiPM condiviso con canale logico, e (b) una vista in sezione trasversale che mostra la struttura del dispositivo. La disposizione illustrata nelle figure da 8b a 10 permette di realizzare 720 (4 ? 180) SPAD in un'area di pixel compatta di 0,57 ? 0,61 mm2 insieme con l'elettronica associata. Tuttavia, si deve aver cura, in tecnologie CMOS a bassa tensione, di garantire che l'alta tensione applicata sul catodo NWELL non provochi un cedimento di giunzioni parassite, il che ? risolto nella presente con l'uso di un anello di protezione "EPI" non drogato per evitare una scarica laterale come illustrato nella figura 11a. Altri approcci che possono essere utilizzati in forme di attuazione alternative sono illustrati nelle figure 11b ed 11c. A characteristic of the embodiment illustrated in Figures 2 to 5 consists in the fact that the components of the processing logic of each pixel are positioned in a logic area of the pixel arranged in a central position, such as? schematically illustrated in Figure 8b. In alternate embodiments, the individual SPADs may be surrounded by SPADs as illustrated in Figure 8a, but the arrangement illustrated in Figure 8b may? allow a better fill factor. The fill factor can? also be enhanced by using a cathode well as illustrated in Figure 9, which shows (a) a plan view, and (b) a cross-sectional view representing individual SPADs surrounded by a logic in a 130 nm CMOS image generation technology, and in Figure 10, showing (a) the arrangement of a shared SiPM with logic channel, and (b) a cross-sectional view showing the structure of the device. The arrangement illustrated in Figures 8b to 10 allows to realize 720 (4? 180) SPADs in a compact pixel area of 0.57? 0.61 mm2 together with the associated electronics. However, care must be taken, in low voltage CMOS technologies, to ensure that the high voltage applied to the NWELL cathode does not cause parasitic junctions to fail, which? resolved herein with the use of an undoped "EPI" protection ring to prevent lateral discharge as illustrated in FIG. 11a. Other approaches that can be used in alternative embodiments are illustrated in Figures 11b and 11c.

Il sensore della forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5 ? stato verificato con un cristallo scintillatore LYSO rivestito di Teflon di 3 ? 3 ? 5 mm irradiato da una sorgente gamma Na22 da 370 kBq, 511 keV. Il sistema ha fornito una risoluzione di energia di 13,1% FWHM ("Full Width at Half Maximum" ? larghezza a met? altezza) a 20?C, come ? illustrato nella figura 12, ed una FWHM migliorata di 11,3% con raffreddamento a -20?C e con l'uso ad una polarizzazione maggiore degli SPAD di 14,5 V. E' stato utilizzato un laser impulsato da 70 ps per misurare la risoluzione temporale del sensore, azionato ad una bassa potenza di emissione con un diffusore per ridurre effetti di saturazione ("pile-up" nella letteratura tecnica anglosassone). The sensor of the embodiment illustrated in Figures 2 to 5? been verified with a Teflon-coated LYSO scintillator crystal of 3? 3? 5 mm irradiated from a 370 kBq, 511 keV Na22 gamma source. The system provided an energy resolution of 13.1% FWHM ("Full Width at Half Maximum"? Width at half? Height) at 20? C, how? shown in Figure 12, and an improved FWHM of 11.3% with cooling to -20 ° C and using a higher polarization of the SPADs of 14.5 V. A 70 ps pulsed laser was used to measure the temporal resolution of the sensor, operated at a low emission power with a diffuser to reduce saturation effects ("pile-up" in the Anglo-Saxon technical literature).

La figura 13 mostra un grafico di codici TDC generati da un singolo pixel, che presenta una FWHM di 263 ps, confrontato con un sistema di riferimento. Quando si calcola la media di tutti i codici TDC validi in una trama, la FWHM risultante ? migliorata a 239 ps, dimostrando che l'architettura di TDC per pixel fornisce migliori prestazioni temporali rispetto alla marcatura temporale per colonna o per sensore. Il dispositivo pu? includere, in alcune forme di attuazione, una risorsa di elaborazione per elaborare dati di marcatura temporale ottenuti per tutti i pixel allo scopo di ottenere una determinazione pi? precisa dell'istante in cui si verifica un evento rispetto a quella che potrebbe essere ottenuta da dati di marcatura temporale per un singolo pixel. E' possibile eseguire una qualsiasi elaborazione combinata appropriata, e tale elaborazione non ? limitata al calcolo della media. Figure 13 shows a plot of TDC codes generated from a single pixel, showing an FWHM of 263 ps, compared to a reference system. When averaging all valid TDC codes in a frame, the resulting FWHM? improved to 239 ps, demonstrating that the per-pixel TDC architecture provides better time performance than per-column or per-sensor time stamp. The device can? include, in some embodiments, a processing resource for processing obtained timestamp data for all pixels in order to obtain a higher determination. details of the instant in which an event occurs compared to that which could be obtained from time stamp data for a single pixel. Is it possible to perform any appropriate combined processing, and such processing is not? limited to averaging.

La forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5 pu? permettere l'integrazione della somma di fotoni incidenti sull'intera superficie del sensore in brevi intervalli di tempo (definiti da una forma d'onda di orologio), e la disponibilit? continua di questa somma in continuo all'uscita del sensore. La forma di attuazione descritta pu? fornire marcature temporali per ogni pixel, che sono posizionate in buffer FIFO per ogni pixel permettendo un accesso alla storia temporale di arrivi successivi di fotoni. The embodiment illustrated in Figures 2 to 5 can allow the integration of the sum of photons incident on the entire surface of the sensor in short time intervals (defined by a clock waveform), and the availability? continuous of this sum continuously at the sensor output. The embodiment described can? providing time stamps for each pixel, which are placed in FIFO buffers for each pixel allowing access to the time history of successive photon arrivals.

La forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5 pu? permettere la determinazione del tempo, dell'energia e della posizione spaziale di eventi attraverso l'architettura del sensore costituita da una matrice di pixel ed un'acquisizione con elevato grado di parallelismo del numero di fotoni rilevato e del tempo di arrivo di questi fotoni (con TDC multipli). Una tale matrice pu? operare come un unico rivelatore di grande area in cui il numero totale di fotoni rilevati ? disponibile in tempo reale al livello superiore attraverso la rete di sommatori distribuiti. The embodiment illustrated in Figures 2 to 5 can allow the determination of the time, energy and spatial position of events through the sensor architecture consisting of a pixel matrix and an acquisition with a high degree of parallelism of the number of photons detected and the arrival time of these photons ( with multiple CCT). Such a matrix can? operate as a single large area detector where the total number of photons detected? available in real time at the top level through the network of distributed adders.

La forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5 pu? anche permettere di distinguere eventi fotonici (come eventi gamma) da eventi di rumore. Gli SPAD operano in continuo ed in modo asincrono (gli SPAD sono auto-ricaricanti) ed il sensore ? in grado di conteggiare in continuo i fotoni in intervalli temporali che sono utilizzati per la validazione di eventi fotonici. L'architettura del sensore ? in grado di fornire, ad esempio, un numero globale di fotoni rilevati per ogni intervallo. Cos? la validazione di un possibile evento come un evento genuino di un tipo selezionato (ad esempio un evento gamma) pu? essere effettuata utilizzando algoritmi complessi basati su, o che prendono in considerazione, l'evoluzione temporale dei conteggi. The embodiment illustrated in Figures 2 to 5 can also allow to distinguish photonic events (such as gamma events) from noise events. The SPADs operate continuously and asynchronously (the SPADs are self-reloading) and the sensor? able to count continuously the photons in time intervals which are used for the validation of photonic events. The architecture of the sensor? able to provide, for example, a global number of photons detected for each interval. What? the validation of a possible event as a genuine event of a selected type (for example a gamma event) can? be performed using complex algorithms based on, or taking into account, the temporal evolution of the counts.

Bench? il dispositivo sensore secondo la forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5 sia stato descritto con riferimento a misure per PET, il dispositivo sensore secondo forme di attuazione alternative non ? limitato a tali misure. Ad esempio, forme di attuazione alternative possono essere predisposte per misure per MRI o per qualsiasi rilevamento asincrono di eventi fotonici, come nella fisica delle particelle, nelle analisi a raggi X o nella spettrometria, in cui devono essere terminati il tempo, l'energia e/o la posizione spaziale degli eventi. Bench? the sensor device according to the embodiment illustrated in Figures 2 to 5 has been described with reference to measurements for PET, the sensor device according to alternative embodiments is not? limited to such measures. For example, alternative embodiments can be set up for measurements for MRI or for any asynchronous detection of photonic events, such as in particle physics, X-ray analysis or spectrometry, where time, energy and / or the spatial position of events.

Il dispositivo sensore non ? limitato alla forma di attuazione descritta con riferimento alle figure da 2 a 5, e si comprender? ad esempio che vari aspetti della funzionalit? della forma di attuazione illustrata nelle figure da 2 a 5 possono essere implementati senza altri aspetti della funzionalit? in forme di attuazione alternative. Ad esempio, in alcune forme di attuazione alternative, ? possibile prevedere la memorizzazione temporanea di segnali di rilevamento di pixel in tempi prima dell'identificazione del verificarsi di un evento, ad esempio utilizzando uno o pi? FIFO di pixel, ma ? possibile non prevedere un albero gerarchico o altra struttura per la combinazione dei segnali, e viceversa. The sensor device does not? limited to the embodiment described with reference to Figures 2 to 5, and it will be understood? for example that various aspects of the functionality? of the embodiment illustrated in Figures 2 to 5 can be implemented without other aspects of functionality? in alternative embodiments. For example, in some alternative embodiments,? Is it possible to foresee the temporary storage of pixel detection signals in times before the identification of the occurrence of an event, for example by using one or more? FIFO of pixels, but? It is possible not to provide a hierarchical tree or other structure for the combination of signals, and vice versa.

In forme di attuazione alternative, ? possibile prevedere un qualsiasi altro mezzo appropriato di memorizzazione dati per memorizzare segnali di rilevamento di pixel, oltre a, o al posto di, FIFO di pixel. In modo simile, in forme di attuazione alternative, ? possibile prevedere qualsiasi altra disposizione appropriata per combinare segnali di rilevamento di pixel differenti, oltre a, o al posto di, una struttura gerarchica di sommatori ad albero ad H. Ad esempio, in alcune forme di attuazione alternative, ? possibile utilizzare un qualsiasi albero appropriato o altra struttura che combini segnali corrispondenti allo stesso intervallo temporale e/o che fornisca ritardi di instradamento sostanzialmente uguali tra i nodi. In alternativa, in alcune forme di attuazione, la combinazione di segnali di rilevamento di pixel nello stesso intervallo temporale pu? essere eseguita da una risorsa di elaborazione in base a dati di intervallo temporale ricevuti associati con ciascun segnale di rilevamento di pixel, bench? ci? possa essere meno efficiente rispetto all'uso di una struttura ad albero di sommatori distribuiti. In alternative embodiments,? It is possible to provide any other suitable data storage means for storing pixel detection signals, in addition to, or in place of, pixel FIFOs. Similarly, in alternative embodiments,? It is possible to provide any other appropriate arrangement for combining different pixel detection signals, in addition to, or in place of, a hierarchical structure of H-tree adders. For example, in some alternative embodiments,? It is possible to use any suitable tree or other structure which combines signals corresponding to the same time interval and / or which provides substantially equal routing delays between nodes. Alternatively, in some embodiments, the combination of pixel detection signals in the same time interval can? be performed by a processing resource based on received time interval data associated with each pixel detection signal, although? there? may be less efficient than using a distributed adder tree.

In forme di attuazione alternative, la funzionalit? del dispositivo di monitoraggio di eventi per identificare il verificarsi di un evento pu? essere fornita, ad esempio, da un singolo componente o da una pluralit? di componenti distribuiti, e tali componenti possono essere disposti localmente, ad esempio sullo stesso chip dei pixel, o a distanza, ad esempio come parte di una risorsa di elaborazione centrale. In alternative embodiments, the functionality? of the event monitoring device to identify the occurrence of an event can? be supplied, for example, by a single component or by a plurality of of distributed components, and such components can be arranged locally, for example on the same chip as the pixels, or remotely, for example as part of a central processing resource.

Si comprender? che la presente invenzione ? stata descritta in precedenza puramente a titolo di esempio, e che varie modifiche di dettaglio possono essere apportate nell'ambito dell'invenzione. Will you understand? that the present invention? previously described purely by way of example, and that various modifications of detail can be made within the scope of the invention.

Ogni caratteristica illustrata nella descrizione e (dove appropriato) nelle rivendicazioni e nei disegni pu? essere prevista indipendentemente o in qualsiasi combinazione appropriata. Each feature depicted in the description and (where appropriate) in the claims and drawings can? be provided independently or in any appropriate combination.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo sensore per il rilevamento di fotoni, comprendente: una pluralit? di pixel, con ciascun pixel comprendente una pluralit? di rivelatori fotonici ed una logica di elaborazione atta a fornire in uscita un rispettivo segnale di rilevamento per ciascun pixel per ciascun intervallo di una serie di intervalli temporali; un combinatore atto, per ciascun intervallo temporale, a combinare il segnale di rilevamento di ciascun pixel per produrre un segnale di rilevamento combinato per questo intervallo temporale, un dispositivo di monitoraggio di eventi atto ad identificare il verificarsi di un evento di rilevamento durante un intervallo temporale particolare in funzione di un valore del segnale di rilevamento combinato per almeno questo intervallo temporale. CLAIMS 1. Sensor device for photon detection, comprising: a plurality? of pixels, with each pixel comprising a plurality of pixels of photonic detectors and a processing logic adapted to output a respective detection signal for each pixel for each interval of a series of time intervals; a combiner adapted, for each time interval, to combine the detection signal of each pixel to produce a combined detection signal for this time interval, an event monitoring device adapted to identify the occurrence of a detection event during a particular time interval as a function of a value of the combined detection signal for at least this time interval. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo sensore opera in accordo con una prima modalit? prima dell'identificazione di un evento di rilevamento, ed ? atto ad operare in accordo con una seconda modalit? differente in risposta al fatto che il dispositivo di monitoraggio di eventi ha identificato il verificarsi di un evento di rilevamento. 2. Device according to claim 1, wherein the sensor device operates in accordance with a first mode? before identifying a detection event, and? able to operate in accordance with a second modality? different in response to the event monitoring device having identified the occurrence of a detection event. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre mezzi per ottenere un segnale di rilevamento integrato per ciascun pixel rappresentativo di segnali di rilevamento accumulati durante un periodo di integrazione nella seconda modalit?. A device according to claim 2, further comprising means for obtaining an integrated detection signal for each pixel representative of accumulated detection signals during an integration period in the second mode. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, per ciascun pixel, la logica di elaborazione comprende almeno un dispositivo di marcatura temporale che ? atto a fornire una marcatura temporale per registrare l'istante di rilevamento di uno o pi? fotoni da parte dei rivelatori di questo pixel, in cui facoltativamente la marcatura temporale registra l'istante di rilevamento con una risoluzione pi? fine della lunghezza dell'intervallo temporale; e in cui il dispositivo comprende inoltre mezzi per determinare un tempo dell'evento da dati di marcatura temporale ottenuti da ciascun pixel della pluralit? di pixel, ad esempio mediante calcolo della media di dati di marcatura temporale ottenuti dalla pluralit? di pixel. Device according to any one of the preceding claims, wherein, for each pixel, the processing logic comprises at least one time stamp device which? adapted to provide a time stamp to record the instant of detection of one or more? photons by the detectors of this pixel, in which the time stamp optionally records the instant of detection with a resolution pi? end of the length of the time interval; and wherein the device further comprises means for determining a time of the event from time stamp data obtained from each pixel of the plurality. of pixels, for example by calculating the average of time stamp data obtained from the plurality? of pixels. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre, per ciascun pixel, un mezzo di memorizzazione dati che ? atto a memorizzare almeno un segnale di rilevamento e/o almeno una marcatura temporale per almeno un intervallo temporale precedente per questo pixel; e in cui, per ciascun pixel, il mezzo di memorizzazione dati ? atto a memorizzare, al momento dell'identificazione del verificarsi di un evento di rilevamento, almeno un segnale di rilevamento e/o almeno una marcatura temporale per almeno un intervallo temporale che precede, durante, o che segue l'identificazione del verificarsi dell'evento di rilevamento. 5. Device according to any one of the preceding claims, further comprising, for each pixel, a data storage medium which? adapted to store at least one detection signal and / or at least one time stamp for at least one previous time interval for this pixel; And in which, for each pixel, the data storage medium? capable of storing, upon identification of the occurrence of a detection event, at least one detection signal and / or at least one time stamp for at least a time interval preceding, during, or following the identification of the occurrence of the event detection. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui, per ciascun pixel, il mezzo di memorizzazione dati comprende almeno un FIFO per memorizzare l'almeno un segnale di rilevamento e/o almeno un FIFO per memorizzare l'almeno una marcatura temporale. Device according to claim 5, wherein, for each pixel, the data storage medium comprises at least one FIFO for storing the at least one detection signal and / or at least one FIFO for storing the at least one time stamp. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui il dispositivo di monitoraggio di eventi ? atto ad inviare uno o pi? segnali di controllo alla logica di elaborazione di ciascun pixel in risposta all'identificazione di un evento di rilevamento, per bloccare il funzionamento dell'almeno un FIFO di questo pixel mentre si trova nella seconda modalit? e/o per controllare l'integratore per questo pixel in modo da accumulare il segnale di rilevamento integrato per il periodo di integrazione. Device according to any one of claims 2 to 6, wherein the event monitoring device? able to send one or more? control signals to the processing logic of each pixel in response to the identification of a detection event, to block the operation of the at least one FIFO of this pixel while in the second mode. and / or to control the integrator for this pixel to accumulate the integrated detection signal for the integration period. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il combinatore comprende una struttura ad albero comprendente una pluralit? di nodi in una pluralit? di livelli, in cui la logica di elaborazione di pixel fornisce segnali di rilevamento di pixel ai nodi di radice della struttura ad albero e la struttura ad albero ? configurata in modo che, in ciascun nodo a livelli sopra il nodo di radice, siano combinati segnali da almeno due nodi ad un livello inferiore della struttura ad albero. 8. Device according to any one of the preceding claims, wherein the combiner comprises a tree structure comprising a plurality of elements. of nodes in a plurality? of levels, in which the pixel processing logic provides pixel detection signals to the root nodes of the tree and the tree structure? configured so that, in each tiered node above the root node, signals from at least two nodes at a lower level of the tree are combined. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il combinatore comprende una struttura gerarchica ad albero di sommatori. Device according to any one of the preceding claims, wherein the combiner comprises a hierarchical tree structure of adders. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi per ottenere, per ciascun evento di rilevamento, uno o pi?, facoltativamente ognuno, tra: un profilo del segnale di rilevamento combinato per tutti i pixel in funzione del tempo durante il periodo di integrazione; un segnale di rilevamento integrato per ciascun pixel, rappresentativo dei segnali di rilevamento accumulati da questo pixel durante il periodo di integrazione; dati di marcatura temporale per ciascun pixel. 10. Device according to any one of the preceding claims, further comprising means for obtaining, for each detection event, one or more, optionally each, of: a profile of the combined detection signal for all pixels as a function of time during the integration period; an integrated detection signal for each pixel, representative of the detection signals accumulated by this pixel during the integration period; time stamp data for each pixel.
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