A الأساسية بالإصدار البوزيتروني نظام التصوير المقطعي شيدت تحديد موقع مصدر المشعة في الفضاء ثنائي الأبعاد

الهدف العام من التجربة التالية هو إظهار المبادئ الأساسية لنظام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام زوجين من أجهزة الكشف عن الصور. الميزة الرئيسية لاستخدام هذا النموذج الأولي على أنظمة PET التجارية هي أنه يمكن للمستخدمين رؤية مبادئ العمل الأساسية ل PET بوضوح. خطرت لنا فكرة هذا النظام لأول مرة عندما سعينا إلى تطوير نشاطنا المختبري لطلاب الماجستير ، في مجال الفيزياء الطبية.

سيوضح الإجراء ماركوس فونتين ، فني من مختبري. ابدأ العمل على إعداد PET عن طريق إعداد نظام الكشف. اصنع كل كاشف باستخدام أنبوب مضاعف للصور وقطعة وميض بلاستيكي مصقول.

صمم قطعة الوميض لتتناسب مع حجم وشكل مدخل مصباح الأنبوبي لمضاعف الصور للسماح بالاقتران الجيد. الخطوة التالية هي لف الوميض بشريط أسود. اترك جانبا واحدا مكشوفا ليقترن بمدخل مصباح الأنبوبي لمضاعف الصور.

ضع الوميض جانبا وابدأ العمل باستخدام أنبوب مضاعف الصور. استخدم الكحول وقطعة قماش نظيفة لتنظيف مدخل أنبوب مضاعف الضوء. عند الانتهاء من ذلك ، احصل على الشحوم البصرية وقم بتطبيقه على مدخل الضوء حتى يتم تغطيته بالكامل.

ارجع إلى العمل باستخدام الوميض وقم بتطبيق الشحم البصري على سطحه المكشوف. بعد تطبيق الشحم البصري ، قم بمحاذاة مدخل الضوء لمضاعف الصور وسطح الوميض المكشوف. ثم قم بإقران السطحين المعالجين.

لإكمال الكاشف ، لف أنبوب مضاعف الصور والوميض بشريط أسود أكثر كما هو موضح في هذا المثال. قم بإنشاء أربعة أجهزة كشف على الأقل قبل الانتقال إلى اختبارها. اختبر الكاشف عن طريق توصيله بمصدر جهد وراسم الذبذبات الرقمي القياسي.

قم بإطفاء الضوء وتشغيله في المختبر أثناء مراقبة الإشارة على راسم الذبذبات للتحقق من عدم وجود خسائر في الضوء. بعد ذلك ، قم بتوصيل إخراج أنبوب المضاعف الضوئي بمقياس لحساب الأحداث المكتشفة. اضبط جهد الكاشف على أدنى قيمة له ؛ في هذه الحالة أشر خمسة فولت.

الآن وجه الانتباه إلى الكاشف. ضع مصدر الصوديوم 22 مباشرة على سطح جزء التلألؤ. سجل عدد الأحداث المكتشفة على مدار ثلاث دقائق باستخدام أداة قياس الهشاشة.

ثم قم بزيادة جهد التحكم بمقدار النقطة صفر واحد فولت. كرر الوقت اللازم لقياس الأحداث المكتشفة لهذه القيمة وجميع القيمة الأخرى حتى الحد الأقصى لجهد التحكم. بعد اختبار جميع أجهزة الكشف بالكامل ، قم بعمل مخطط لعدد الأحداث المكتشفة مقابل جهد التحكم.

تتضمن هذه المؤامرة بيانات من 12 كاشفا. حدد كاشفين بمنحنيات متشابهة لتشكيل زوج مصادفة. على سبيل المثال ، أجهزة الكشف O و I في هذه المؤامرة.

بعد تحديد زوجين متطابقين ، انتقل إلى بناء واختبار نظامين متزامنين. قم ببناء النظام المتزامن عن طريق وضع كاشفين متطابقين بحيث يكون جزء الوميض من أحد الكاشفات مباشرة فوق الملزل الخاص بالآخر. بعد ذلك ، تحقق من المكونات الإلكترونية.

يتطلب نظام الصدفة ثلاث وحدات للأجهزة النووية ، وتمييز ، ووحدة منطقية ، ومقياس. قم بتوصيل إشارات الإخراج الخاصة بأجهزة الكشف بمدخلات وحدة التمييز. في الوحدة المنطقية، حدد وضع النهاية على اللوحة الأمامية.

ثم قم بتوصيل مخرجي المميز بمدخلات الوحدة المنطقية. قم بتوصيل إخراج الوحدة المنطقية بالوحدة النمطية للمقياس لحساب الأحداث. في هذا التكوين ، يجب أن يسجل القشارة أحداث المصادفة بسبب اصطدام الأشعة الكونية بنظام الصدفة.

هذا التخطيطي هو من نظام الكشف عن المصادفة المكتمل لاختبار زوج من أجهزة الكشف. اختبر كل زوج من أجهزة الكشف قبل المتابعة. الخطوة التالية هي إنشاء إعداد PET.

ضع أجهزة الكشف الأربعة في زوايا مربع. قم بتوجيه المسيلات للإشارة إلى مركز المربع. تشكل أجهزة الكشف التي تواجه بعضها البعض مباشرة زوجا من الصدفة.

تفصل أسطح الكاشف حوالي 20 سم. استمر بتوصيل كل من أجهزة الكشف بقنوات منفصلة للتمييز والكتلة المنطقية والقشارة. لحساب الصدفة باستخدام أربعة كاشفات ، قم بتنفيذ الكتلة المنطقية الموضحة في هذا الرسم التخطيطي.

هنا يتم تصنيف أجهزة الكشف على I و J و E و F ويتم تمرير إشاراتها من خلال تمييز غير معروض. في هذا الرسم التخطيطي، يرتبط كل كاشف بوحدة OR. قم بتوصيل إخراج كل كاشف بمدخلات وحدات OR الثلاث التي لا يرتبط بها كما هو موضح في الخطوط الملونة.

بعد ذلك ، قم بتوصيل مخرجات وحدة OR بوحدة AND لإكمال منطق الصدفة. في الخطوات التالية ، قم بتوفير الطاقة لزوج صدفة واحد فقط. ثم كرر الخطوات للزوج الثاني.

ارجع إلى مصفوفة الكاشف بمصدر إشعاع الصوديوم 22. ضع المصدر على طول الخط الفاصل بين أجهزة الكشف عن زوج الصدفة. استخدم كاشفا واحدا كمرجع وقم بقياس المسافة إلى المصدر.

في رف الإلكترونيات ، استخدم مخرجات التمييز للكاشفين كمدخلات لراسم الذبذبات. اعرض الإشارات على راسم الذبذبات مع مرور الوقت على الوصول الأفقي. بالإضافة إلى ذلك ، خذ إخراج كتلة منطق الصدفة وأدخلها في راسم الذبذبات.

يجب أن تظهر إشارات إعادة الترتيب على الشاشة. استخدم الفروق الزمنية بين إشارات التمييز المقاسة على راسم الذبذبات لخطوات المعايرة اللاحقة. بعد ذلك ، قم بإعداد القياس الآلي للكمبيوتر والوقت إلى المحول الرقمي أو وحدة TDC.

قم بتوصيل إخراج الكتلة المنطقية بإدخال بدء TDC. ثم قم بتوصيل مخرجات المميز بوحدة تأخير. قم بتمرير إخراج وحدة التأخير إلى مدخلات إيقاف TDC.

يوفر هذا التخطيطي نظرة عامة على الإعداد في هذه المرحلة. قم بتوصيل الوحدات وأجهزة الكمبيوتر بناقل أجهزة للأغراض العامة للتحكم في البرامج. قم بتثبيت Labview أو برامج مشابهة لإنشاء أداة افتراضية.

في هذه المرحلة ، قم بإجراء خطوات معايرة TDC لزوج الصدفة. الخطوة التالية هي معايرة النظام بدءا من نظام صدفة واحد. على طول الخط الفاصل بين الكاشفين ، حدد خمس نقاط متباعدة بشكل متساو بما في ذلك نقطة المنتصف.

يحتوي هذا الإعداد على نقاط على فترات أربعة سنتيمترات. بعد ذلك ، ضع مصدر الإشعاع بين النقاط. مع وجود المصدر في مكانه ، ابدأ في جمع أحداث الصدفة ، بيانات TDC لمدة 30 دقيقة.

ارسم متوسط جميع بيانات TDC التي تم جمعها كل دقيقة أو دقيقتين. هذه مؤامرة نموذجية بعد 30 دقيقة كاملة. يتوافق المنحنيان مع كاشفين لزوج الصدفة.

استخدم مخططا لمتوسط فرق قيم TDC من الكاشفين لتحديد منطقة زمنية لغرض تحديد موقع المصدر. الآن ، انقل مصدر الإشعاع إلى موضع محدد مختلف بين أجهزة الكشف. احصل على 30 دقيقة من البيانات وحدد منطقة زمنية جديدة وكرر لكل نقطة من النقاط الخمس.

بعد ذلك ، ابدأ في اختبار حساسية الزوج. كرر قياسات TDC في جميع النقاط المحددة لأوقات التجميع المختلفة. بعد اختبار الحساسية ، انتقل إلى إعداد أداة افتراضية.

ستقوم الأداة بربط مؤشر LED للبرنامج بموضع مصدر الإشعاع. تتوافق مصابيح LED الرأسية الخمسة في وسط هذه المصفوفة مع المواضع الخمسة المحددة المستخدمة لتحديد المناطق الزمنية. في هذا الشكل ، بيانات TDC الخاصة بنا لموقفين متجاورين.

متوسط بيانات فرق TDC للمركز هو في مركز الفاصل الزمني. يمثل الفاصل الزمني الانحراف المعياري للبيانات. يجب أن تكون البيانات من وقت التجميع الذي سيتم استخدامه لحل المواقف لمدة دقيقتين في هذا البروتوكول.

اختر نافذة قياس الأوقات لربطها بموضع مع مؤشر LED عن طريق اقتطاع الفواصل الزمنية بحيث لا تتداخل. سيكتمل الإعداد بعد معايرة كلا زوجي الصدفة. في هذه المرحلة ، يجب أن يكون هناك تسعة مواضع محددة بين أجهزة الكشف.

ضع مصدر الإشعاع على أحد المواضع. اجمع البيانات لمدة دقيقتين واختبر دقة الجهاز الافتراضي في تحديد موقع مصدر الإشعاع. هذه مخططات للاستجابة لكل كاشف وزوج يشكل نظام مصادفة.

يتم إعطاء متوسط قيمة TDC التراكمية على مدى فترة دقيقة واحدة على المحور الرأسي. يقع مؤشر الفاصل الزمني للدقيقة الواحدة على طول المحور الأفقي. تم جمع البيانات على مدار 30 دقيقة.

تتوافق الخطوط الملونة المختلفة مع مواضع مختلفة لمصدر الإشعاع. يتم رسم الفرق بين متوسط القيم هنا. من المتوقع أن يكون السلوك الخطي لكل مجموعة من القياسات يسمح بالتحويل بين الوقت والمسافة.

لاحظ أن هناك استقرارا متزايدا مع زيادة وقت الاستحواذ. توفر هذه المخططات مقياسا لحساسية أنظمة المصادفة. يتم رسم متوسط ومتوسط عدد TDC على طول المحور الرأسي.

يتم رسم مؤشر موضع مصدر الإشعاع بين الكاشفين E و F على طول المحور الأفقي. يتم جمع البيانات المستخدمة لكل نقطة لمدة خمس دقائق. يماثل الموقعة مؤشر واحدة إلى الإشعاع مصدر يكون تقريبا مركز.

مع زيادة المؤشر ، يتحرك المصدر نحو كاشف F. يظهر نظام الصدفة هذا دقة مكانية جيدة حيث أن منحنى الوسيط والمتوسط يتباعدان كدالة للموضع. وبالمقارنة ، لا يتباعد الوسيط والمتوسط لهذا النظام بسرعة مما يشير إلى ضعف الدقة المكانية.

بمجرد الانتهاء ، يمكن لهذا الجهاز عرض موقع مصدر الإشعاع في دقيقة واحدة أو أقل. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر وضع مصدر الإشعاع في وضع يكون فيه زوج واحد من أجهزة الكشف حساسا. لا تنس أن العمل مع المواد المشعة يمكن أن يكون خطيرا للغاية.

تدرب على السلامة الإشعاعية لتعلم الاحتياطات التي يجب اتخاذها أثناء إجراء هذه التجربة.