เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย การวัดความละเอียดของเวลาโดยบังเอิญ: โครงสร้างเฮเทอโรโครงสร้างและคริสตัลอ้างอิงถูกวางไว้บนด้านตรงข้ามของ แหล่งกำเนิด 22 Na และประกอบกับโฟโตมัลติพลายเออร์ซิลิกอน โดยสัญญาณจะอ่านออกโดยแอมพลิฟายเออร์ที่สั่งทำพิเศษ การตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) เป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ใช้สำหรับการตรวจหาและจัดการมะเร็งในระยะเริ่มต้น
ตลอดจนการวินิจฉัยโรคทางระบบประสาท
แม้ว่า PET จะมีความไวต่อโมเลกุลและความแม่นยำในเชิงปริมาณ มันยังส่งปริมาณไอออไนซ์ให้กับผู้ป่วย
เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องเหล่านี้ เทคโนโลยี time-of-flight (TOF) ถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มความแม่นยำเชิงพื้นที่ โดยการตรวจจับความแตกต่างของเวลาระหว่างโฟตอนการทำลายล้าง 511 keV ทั้งสองโฟตอน การบรรลุความละเอียดของเวลาโดยบังเอิญ (CTR) ที่ต่ำกว่า 100 ps จะให้ประโยชน์ทางคลินิกที่สำคัญ ทำให้คุณภาพของภาพดีขึ้น เวลาได้มาซึ่งสั้นลง หรือปริมาณกัมมันตภาพรังสีที่ลดลง
เป้าหมายสูงสุดสำหรับ TOF-PET คือCTR ที่ 10 psซึ่งสอดคล้องกับความละเอียดเชิงพื้นที่ระดับมิลลิเมตร ในบรรดาหลายกลุ่มที่ทำงานเพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ ทีมวิจัยที่CERNกำลังตรวจสอบการใช้เรืองแสงวาบแบบเฮเทอโรโครงสร้างเพื่อปรับปรุง CTR โดยรายงานผลการวิจัยใน สาขาฟิสิกส์ในการ แพทย์และชีววิทยา
Heterostructured เครื่องตรวจจับ
ทูอินวัน: เครื่องตรวจจับแบบ heterostructured รวมวัสดุสองชนิดเข้ากับคุณสมบัติเสริม “เพื่อให้ได้ CTR 100 ps (และไปถึง 10 ps) โดยที่ยังคงความไวและความละเอียดของพลังงานที่ดี หนึ่งในข้อจำกัดหลักในปัจจุบันคือวัสดุของตัวตรวจจับ ไม่มีเอกสารใดที่ทำให้เราทำเช่นนี้ได้” Fiammetta Pagano ผู้เขียนคน แรก อธิบาย “แนวคิดของ heterostructures คือการผสมผสานวัสดุสองชนิดเข้ากับคุณสมบัติเสริมและนำสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองอย่างมารวมกัน”
โครงสร้าง heterostructure ของ TOF-PET ในอุดมคตินั้นผสมผสานกับประกายไฟ Z สูงที่มีกำลังการหยุดสูงสำหรับรังสีแกมมา 511 keV และวัสดุความหนาแน่นต่ำที่มีการจับเวลาที่รวดเร็ว รังสีแกมมาที่เข้ามามักจะหยุดอยู่ในวัสดุที่มีน้ำหนักมาก แต่สำหรับเศษส่วนของเหตุการณ์ที่เรียกว่าเหตุการณ์ร่วมกัน โฟโตอิเล็กตรอนจะหลบหนีจากวัสดุที่มีค่า Z สูงและสะสมพลังงานไว้ในวัสดุที่รวดเร็ว ยิ่งโฟตอนโฟโตอิเล็กตรอนแบบหดตัวเหล่านี้สะสมพลังงานในวัสดุที่รวดเร็วมากเท่าใด โฟตอนที่เรืองแสงวาบจะยิ่งผลิตได้เร็วยิ่งขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงความละเอียดของเวลาโดยรวมของเครื่องตรวจจับ
การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง
เพื่อทดสอบแนวทางนี้ Pagano และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบโครงสร้าง heterostructure ที่เกิดขึ้นจากการสลับชั้นของบิสมัทเจอร์เมทความหนาแน่นสูง (BGO) และพลาสติกเรืองแสงวาบ ขั้นแรก พวกเขาทำการจำลองแบบมอนติคาร์โลเพื่อประเมินการตอบสนองของการกำหนดค่าต่างๆ กับแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาขนาด 511 keV
นักวิจัย CERN
นักวิจัยได้จำลองโครงสร้าง heterostructure ที่เกิดขึ้นจากชั้น BGO ที่มีความหนา 100 µm (ความหนาที่ประมาณครึ่งหนึ่งของโฟโตอิเล็กตรอนจะหลุดออกจาก BGO) และแผ่นพลาสติกเรืองแสงวาบที่มีความหนาตั้งแต่ 10 ถึง 220 µm เมื่อเปรียบเทียบกับการจำลอง BGO จำนวนมากพบว่าเมื่อความหนาของพลาสติกเพิ่มขึ้นจาก 10 เป็น 220 µm ความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ 511 keV ที่ใช้ร่วมกันเพิ่มขึ้นจาก 5% เป็น 65% ในขณะที่การสูญเสียความไวเพิ่มขึ้นจาก 4% เป็น 37%
เพื่อหาจุดประนีประนอมระหว่างการสูญเสียความไวและการเพิ่มในเวลา ทีมงานได้ประเมินโครงสร้าง heterostructures เทียบกับ LYSO ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับ TOF-PET ที่ล้ำสมัย เมื่อทั้งแผ่นพลาสติกและแผ่น BGO มีความหนา 100 µm กำลังการหยุดของโครงสร้างเฮเทอโรโครงสร้างนั้นเทียบได้กับของ LYSO เกือบครึ่งหนึ่งของเหตุการณ์โฟโตอิเล็กทริกถูกใช้ร่วมกัน และสำหรับเหตุการณ์ที่ใช้ร่วมกันเหล่านี้ ประมาณหนึ่งในสามของพลังงานทั้งหมดถูกสะสมใน พลาสติก.
การวัดทดลอง
จากการจำลอง นักวิจัยได้เลือกโครงสร้าง heterostructure สองแบบสำหรับการกำหนดลักษณะ: การกำหนดค่า “100-100” ที่เหมาะสมที่สุด และรูปแบบ “100-200” พร้อมแผ่นพลาสติกหนา 200 µm สำหรับแต่ละโครงสร้าง พวกเขาประกอบพิกเซลสั้น (3x3x3 มม.) และพิกเซลยาว (3x3x15 มม.) โดยใช้ตัวเรืองแสงวาบแบบพลาสติกเร็ว EJ232
จากนั้นจึงวัด CTR ของพิกเซลทั้งสี่ ตลอดจนคริสตัล BGO จำนวนมากและพิกเซล BGO แบบแบ่งชั้น โดยบังเอิญกับคริสตัลอ้างอิงที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของ แหล่งกำเนิด 22 Na การย้ายจากกลุ่มเป็นชั้น (เพลตหนา 100 ไมโครเมตรที่ซ้อนกัน) BGO ลดระดับ CTR จาก 271±14 ps เป็น 303±15 ps เนื่องจากการขนส่งเบาที่แย่กว่าในโครงสร้างแบบแบ่งชั้น อย่างไรก็ตาม การนำ EJ232 มาใช้ในโครงสร้างนี้ ได้ปรับปรุงความละเอียดของเวลาอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับ BGO จำนวนมาก
เมื่อพิจารณาจากเหตุการณ์ photopeak ทั้งหมด พิกเซลขนาด 100-100 และ 100-200 พิกเซลได้ปรับปรุง CTR เป็น 239±12 ps และ 197±10 ps ตามลำดับ แสดงให้เห็นว่ากลไกการแบ่งปันพลังงานสามารถชดเชยการเสื่อมสภาพที่เกิดจากการแบ่งชั้นได้
เมื่อพิจารณาถึงเหตุการณ์ที่แชร์กันเพียง 511 keV (ฝากอย่างน้อย 50 keV ในพลาสติก) พิกเซลที่ยาว 100-100 และ 100-200 พิกเซลช่วยปรับปรุง CTR ให้ดียิ่งขึ้นเป็น 214±11 ps และ 173±9 ps ตามลำดับ ในขณะเดียวกัน พิกเซลแบบสั้นได้ค่า CTR ที่ 126±6 ps (100-100) และ 114±6 ps (100-200) CTR ที่ได้รับการปรับปรุงนี้ซึ่งเห็นได้ในโครงสร้าง heterostructure ที่สั้นกว่านั้นคาดว่าจะเกิดขึ้นเนื่องจากความสำคัญที่เพิ่มขึ้นของเอฟเฟกต์การขนส่งแสงด้วยความยาวพิกเซลที่เพิ่มขึ้น เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
