JP7126814B2 - 光共有検出器のためのユニバーサル読み出し - Google Patents
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Description
22 検出器モジュール
24 ブロック
100 SiPMベースの検出器ブロック
102 SiPMデバイス
103 出力信号
104 サブブロック
105 ガンマ線相互作用
106 バッファ増幅器
107 出力信号
108 グループ読み出しユニット
110 制御および処理論理ユニット、プロセッサ
112 シンチレータ結晶
113 フロントエンド回路
114 光ガイド
115 ブロック読み出し回路
118 リフレクタ
200 検出器ブロック、システム
202 SiPMデバイス
204 シンチレーションブロック
205 事象
206 バッファ増幅器
207 ブロック読み出し
208 グループ読み出しユニット
208a グループ読み出しユニット
208b グループ読み出しユニット
208c グループ読み出しユニット
208d グループ読み出しユニット
208e グループ読み出しユニット
210 制御および処理論理ユニット
212 結晶
213 入力フロントエンド回路
214 光ガイド
220 フロントエンド制御信号
311 適応スイッチ
312 加算器
313 タイミングチャネル
314 エネルギーチャネル
315 重み付けモジュール
316 タイミングチャネル
317 エネルギーチャネル
318 位置チャネル
400 システム
402 SiPM
403 電流信号
406 バッファ
407 電流信号
409 グループ読み出しI
410 適応スイッチ
411 グループ読み出しII
412 加算器
413 エネルギーチャネル
414 タイミングチャネル
415 適応スイッチ
417 タイミングチャネル
418 エネルギーチャネル
420 制御および処理論理ユニット
421 グループ読み出しIII
429 電流信号
444 システム
500 判定処理システム
502 第1のステップ
504 タイムスタンプ推定
Claims (17)
- ケイ素光電子増倍管(SiPM)ベースの検出システム(100)であって、
シンチレーションブロック(204)を形成する複数のシンチレーション結晶(112)に関して配置された複数のSiPM(102)であって、前記複数のシンチレーション結晶(112)のうちの1つ以上のシンチレーション結晶における消滅光子による相互作用(105)を検出し、1つまたは複数の信号(103,107)を発生する複数のSiPM(102)と、
複数のバッファ増幅器(106)を含むフロントエンド回路(113)であって、各バッファ増幅器(106)は、少なくとも1つのそれぞれのSiPM(102)と通信して1つ以上の前記信号(103,107)を複数のグループ読み出しユニット(108)に中継するフロントエンド回路(113)と、
前記フロントエンド回路(113)に結合され、前記複数のバッファ増幅器(106)からの前記信号(103,107)を選択的に加算するブロック読み出し回路(115)と 、
前記フロントエンド回路(113)、前記グループ読み出し(108)、および前記ブロック読み出し回路(115)に単独または組み合わせて制御信号を提供し、前記グループ読み出しユニット(108)およびブロック読み出し回路(115)の各々からの前記1つまたは複数の信号を単独または組み合わせて利用してタイムスタンプ推定(504)を実行する制御および処理論理ユニット(110)とを備え、
1つ以上の前記バッファ増幅器(106)からの前記信号(103,107)は、前記グループ読み出しユニット(108)において、加算器によって加算され、前記消滅光子による相互作用(105)を表すタイミング信号およびエネルギー信号を提供し、前記ブロック読み出し回路(115)は、信号の加算を利用して前記シンチレーションブロック(204)の前記消滅光子による相互作用(105)を表すブロックタイミング信号、ブロックエネルギー信号、および位置を提供する、SiPMベースの検出システム(100)。 - 前記シンチレーション結晶(112)と前記SiPM(102)との間に配置された1つまたは複数の光ガイド(114)をさらに備える、請求項1に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- 前記位置が、二次元または三次元位置である、請求項1に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- 前記グループ読み出しユニット(108)が、1つまたは複数の選択されたバッファ増幅器(106)からの信号(103,107)を適応的に選択する適応スイッチアレイを備える、請求項1に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- 前記タイミング信号が、選択されたSiPM(102)によって検出された消滅光子の時間表示である、請求項1に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- 前記エネルギー信号が、選択されたSiPM(102)によって検出された消滅光子による相互作用(105)の全エネルギー付与量を示すものである、請求項1に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- 前記ブロック読み出し回路(115)が、前記複数のバッファ増幅器(106)からの前記信号(103,107)を加算し、タイミングチャネル(316)に加算したタイミング信号、エネルギーチャネル(317)に加算したエネルギー信号、および位置チャネル(318)に重み付けされた加算信号を提供する重み付け加算器(315)を備え、
前記タイミングチャネル(316)が、前記シンチレーションブロック(204)で検出された消滅光子による相互作用(105)の時間表示であるタイミング出力を有し、
前記エネルギーチャネル(317)が、前記シンチレーションブロック(204)で検出された消滅光子による相互作用(105)の全エネルギー付与量であるエネルギー出力を提供し、
前記位置チャネル(318)が、前記ブロック(104)で検出された前記消滅光子による相互作用(105)の少なくとも二次元位置を表す出力信号(107)を有する、請求項1に記載のSiPMベースの検出システム(100)。 - 前記SiPM(102)が、複数のグループに分割され、前記グループの各々が、複数の光学的に結合されたシンチレーション結晶(112)に対応し、それぞれのグループ読み出し回路に接続される、請求項4に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- リフレクタ(118)が、シンチレーション結晶(112)のグループ間に配置されて前記シンチレーションブロック(204)をサブブロック(104)に光学的に分離する、請求項1に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- 前記リフレクタ(118)が、前記サブブロック(104)間に配置され、前記グループ読み出しユニット(108)と位置合わせされるように前記SiPM(102)の1つまたは複数と対応する、請求項9に記載のSiPMベースの検出システム(100)。
- フロントエンド回路(113)でそれぞれのバッファ増幅器(406)と共同してケイ素光電子増倍管(SiPM)(402)の配列から信号(403,407,429)を受信する複数のグループ読み出しユニット(409,411,421)であって、前記SiPM(402)は、シンチレーション結晶(112)のアレイに光学的に結合され、1つまたは複数の前記シンチレーション結晶(112)における少なくとも1つの消滅光子事象を検出する複数のグループ読み出しユニット(409,411,421)と、
前記フロントエンド回路(204)に結合され、前記SiPM(402)からの前記信号(403,407,429)を選択的に加算するブロック読み出し回路(115)と、
前記フロントエンド回路(204)、前記グループ読み出しユニット(409,411,421)、および前記ブロック読み出し回路(115)に単独または組み合わせて制御信号を提供し、前記グループ読み出しユニット(409,411,421)および前記ブロック読み出し回路(115)の各々からの1つ以上の前記信号を単独または組み合わせて利用してタイムスタンプ推定(504)を実行する制御および処理論理ユニット(420)とを備え、
前記グループ読み出しユニット(409,411,421)は、前記信号(403,407,429)を選択的に加算して前記消滅光子事象を表すグループタイミング信号およびグループエネルギー信号を提供する加算器(412)を備え、前記ブロック読み出し回路(115)は、信号の選択的加算を利用してブロックタイミング信号、ブロックエネルギー信号、および消滅光子事象を表す位置を提供する、読み出し電子装置(400,444)。 - 前記グループ読み出しユニット(409,411,421)が、1つまたは複数の選択されたバッファ増幅器(406)からの信号を適応的に選択する1つまたは複数の適応スイッチ(410,415)を備える、請求項11に記載の読み出し電子装置(400,444)。
- 前記グループ読み出しユニット(409,411,421)のSiPM(402)およびバッファ増幅器(406)の選択が、前記消滅光子事象の計数率によって決定される、請求項11に記載の読み出し電子装置(400,444)。
- 前記グループ読み出しユニット(409,411,421)が、前記計数率が指定の高い計数率を有する場合により少ない数のSiPM(402)および対応するバッファ増幅器(406)を選択し、前記グループ読み出しユニット(409,411,421)が、前記計数率が指定の低い計数率を有する場合により多くの数のSiPM(402)および対応するバッファ増幅器(406)を選択する、請求項13に記載の読み出し電子装置(400,444)。
- 前記シンチレーション結晶のアレイが、サブブロックに編成され、前記ブロック読み出し回路(115)が、前記サブブロック間のコンプトン散乱事象を回復して感度を改良するように利用される、請求項11に記載の読み出し電子装置(400,444)。
- 前記制御および処理論理ユニット(420)が、少なくとも1つのタイムスタンプ推定(504)を実行して前記消滅光子事象のタイミングを決定する、請求項11に記載の読み出し電子装置(400,444)。
- 前記ブロック読み出し回路(115)の前記加算したエネルギー信号が、前記消滅光子事象のエネルギーレベルを表示し、前記グループ読み出しユニット(409,411,421)が、個々のグループ読み出しユニット(409,411,421)の加算されたエネルギー付与量を表すエネルギーチャネル(413,418)を備える、請求項11に記載の読み出し電子装置(400,444)。
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