Een Basic Positron Emissie Tomografie systeem gebouwd om een ​​radioactieve bron localiseren een bi-dimensionale ruimte

Het algemene doel van het volgende experiment is om de basisprincipes van een positronemissietomografiesysteem te tonen met behulp van twee paar fotodetectoren. Het belangrijkste voordeel van het gebruik van deze prototype boven commerciële PET-systemen is dat gebruikers duidelijk de basiswerkingsprincipes van PET kunnen zien. We hadden het idee voor dit systeem toen we onze laboratoriumactiviteit voor masterstudenten, op het gebied van medische fysica, probeerden uit te werken.

Marcus Fontaine, een technicus uit mijn laboratorium, zal de procedure demonstreren. Begin met het werk aan de PET-opstelling door het detectiesysteem voor te bereiden. Maak elke detector met behulp van een fotovermenigvuldigerbuis en een gepolijst stuk kunststof scintillator.

Ontwerp het scintillatorstuk zodat het past op de grootte en vorm van de ingang van de fotovermenigvuldigerbuis om een goede koppeling mogelijk te maken. De volgende stap is om de scintillator in zwart plakband te wikkelen. Laat een kant onbedekt om te koppelen met de ingang van de fotovermenigvuldigerbuis.

Leg de scintillator opzij en begin met werken aan de fotovermenigvuldigerbuis. Gebruik alcohol en een schone doek om de ingang van de fotovermenigvuldigerbuis te reinigen. Wanneer dit is gebeurd, haal optische lijm en breng deze aan op de lichtingang totdat deze volledig bedekt is.

Keer terug naar het werk met de scintillator en breng optische lijm aan op het onbedekte oppervlak. Nadat de optische lijm is aangebracht, lijnt u de ingang van de fotovermenigvuldigerlicht en het onbedekte oppervlak van de scintillator uit. Koppel vervolgens de twee behandelde oppervlakken.

Om de detector te voltooien, wikkel de fotovermenigvuldigerbuis en de scintillator in meer zwart plakband zoals geïllustreerd door dit voorbeeld. Maak ten minste vier detectoren voordat u ze gaat testen. Test de detector door deze aan te sluiten op een spanningsbron en op een standaard digitale oscilloscoop.

Schakel het licht in en uit in het laboratorium terwijl u het signaal op de oscilloscoop in de gaten houdt om te controleren of er geen lichtverliezen zijn. Verbind vervolgens de uitgang van de fotovermenigvuldiger met een scaler om gedetecteerde gebeurtenissen te tellen. Pas de detectorspanning aan op de laagste waarde; in dit geval punt vijf volt.

Richt nu de aandacht op de detector. Plaats de natrium 22-bron direct op het oppervlak van het scintillatiegedeelte. Noteer het aantal gedetecteerde gebeurtenissen gedurende drie minuten met behulp van de scaler.

Verhoog vervolgens de besturingsspanning met punt nul één volt. Herhaal de tijd tot meting van gedetecteerde gebeurtenissen voor deze waarde en alle andere tot de maximale besturingsspanning. Nadat alle detectoren volledig zijn getest, maakt u een grafiek van het aantal gedetecteerde gebeurtenissen versus de besturingsspanning.

Deze grafiek bevat gegevens van 12 detectoren. Selecteer twee detectoren met vergelijkbare curves om een samenvallingspaar te vormen. Bijvoorbeeld, detectoren O en I in deze grafiek.

Nadat twee bijpassende paren zijn geïdentificeerd, gaat u verder met het bouwen en testen van twee samenvallende systemen. Bouw het samenvallingssysteem door twee bijpassende detectoren zo te plaatsen dat het scintillatorstuk van de ene detector direct boven de scintillator van de andere staat. Controleer vervolgens de elektronische componenten.

Het samenvallingssysteem vereist drie nucleaire instrumentatiemodules, een discriminator, een logica-eenheid en een scaler. Verbind de uitgangssignalen van de detectoren met de ingangen van de discriminatormodule. Selecteer op de logica-eenheid de eindmodus op het voorpaneel.

Verbind vervolgens de twee discriminatoruitgangen met de ingangen van de logica-eenheid. Verbind de uitgang van de logica-eenheid met de scalermodule om de gebeurtenissen te tellen. In deze configuratie zou de scaler samenvallen gebeurtenissen moeten registreren als gevolg van kosmische straling die het samenvallingssysteem raakt.

Dit schema is van het voltooide samenvallingsdetectiesysteem voor het testen van een paar detectoren. Test elk van de paar detectoren voordat u verdergaat. De volgende stap is het creëren van de PET-opstelling.

Plaats de vier detectoren op de hoeken van een vierkant. Richt de scintillatoren zo dat ze naar het centrum van het vierkant wijzen. De detectoren die direct tegenover elkaar staan, vormen een samenvallingspaar.

De detectoroppervlakken zijn ongeveer 20 centimeter uit elkaar. Ga verder door elk van de detectoren aan te sluiten op afzonderlijke kanalen van een discriminator, een logicablok en een scaler. Implementeer voor samenvallingstelling met vier detectoren het logicablok dat in dit diagram is afgebeeld.

Hier zijn de detectoren gelabeld als I, J, E en F en hun signalen worden door een discriminator geleid die niet is getoond. In dit diagram is elke detector gekoppeld aan een OF-module. Verbind de uitgang van elke detector met de ingangen van de drie OF-modules waarmee deze niet is gekoppeld, zoals aangegeven door de gekleurde lijnen.

Verbind vervolgens de uitgangen van het OF-module met een EN-module om de samenvallingslogica te voltooien. In de volgende stappen voer u stroom toe aan slechts één samenvallingspaar. Herhaal vervolgens de stappen voor het tweede paar.

Keer terug naar de detectorarray met een natrium 22-stralingsbron. Plaats de bron langs de lijn tussen de detectoren van het samenvallingspaar. Gebruik één detector als referentie en meet de afstand tot de bron.

Gebruik bij de elektronicakast de discriminatoruitgangen voor de twee detectoren als ingangen voor een oscilloscoop. Geef de signalen op de oscilloscoop weer met tijd op de horizontale as. Neem bovendien de uitvoer van de samenvallingslogicablok en voer deze in op de oscilloscoop.

De resquare-signalen zouden op het scherm moeten verschijnen. Gebruik tijdsverschillen tussen discriminatorssignalen gemeten op de oscilloscoop voor latere kalibratie-stappen. Bereid vervolgens de computergeautomatiseerde meting en tijd naar digitaal converter of TDC-module voor.

Verbind de uitgang van de logicablok met de TDC-startinvoer. Verbind vervolgens de uitgangen van de discriminator met een vertragingsmodule. Geef