एक बुनियादी पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी प्रणाली एक द्वि-आयामी अंतरिक्ष में एक रेडियोधर्मी स्रोत का पता लगाने के लिए निर्माण

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Montaño-Zetina, L. M., Villalobos-Mora, O. A Basic Positron Emission Tomography System Constructed to Locate a Radioactive Source in a Bi-dimensional Space. J. Vis. Exp. (108), e52272, doi:10.3791/52272 (2016).

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Abstract

एक साधारण पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) प्रोटोटाइप पूरी तरह से अपने बुनियादी काम सिद्धांतों को चिह्नित करने के लिए बनाया गया है। पीईटी प्रोटोटाइप पीईटी के ज्यामितीय केंद्र में रखा गया है, जिनमें से एक रेडियोधर्मी स्रोत से उत्सर्जित दो गामा किरणों का पता लगाने के लिए विरोध करने की स्थिति में रखा जाता है जो photomultipliers या पीएमटी के लिए प्लास्टिक सिंटिलेटर क्रिस्टल युग्मन द्वारा बनाया गया था सेट अप। प्रोटोटाइप चार एक 20 सेमी व्यास सर्कल में ज्यामितीय रखा डिटेक्टरों, और केंद्र में एक रेडियोधर्मी स्रोत के होते हैं। केंद्र से रेडियोधर्मी स्रोत सेंटीमीटर चलती द्वारा इस प्रणाली से एक इस जानकारी के साथ प्रणाली एक चित्रमय इंटरफेस में आभासी स्थिति की गणना कर सकते हैं, किसी भी दो पीएमटी के बीच उड़ान अंतर के समय को मापने के द्वारा विस्थापन का पता लगाने में सक्षम है। इस रास्ते में, प्रोटोटाइप एक पालतू सिस्टम के मुख्य सिद्धांतों reproduces। यह डे के 2 लाइनों में 4 सेमी के अंतराल के साथ स्रोत की वास्तविक स्थिति का निर्धारण करने के लिए सक्षम हैtection कम से कम 2 मिनट ले रही है।

Introduction

पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी शरीर के भीतरी ऊतकों और अंगों के डिजिटल छवियों को प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है एक गैर इनवेसिव इमेजिंग तकनीक है। विभिन्न गैर इनवेसिव तकनीक है कि एक ऐसे कंप्यूटर अक्षीय टोमोग्राफी (टीएसी) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के रूप में एक मरीज के आंतरिक कामकाज पर चित्र और जानकारी प्राप्त करने के लिए अनुमति देने के लिए मौजूद हैं। दोनों अच्छे स्थानिक संकल्प देने के लिए और इसके साथ ही शारीरिक और शारीरिक अध्ययन में अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। तुलनात्मक रूप से पीईटी कम स्थानिक संकल्प देता है, यद्यपि यह ब्याज के क्षेत्र में होने वाली चयापचय के विषय में अधिक जानकारी प्रदान करता है। पीईटी व्यापक रूप से कार्यात्मक और रूपात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है; इसकी मुख्य नैदानिक ​​अनुप्रयोगों के कैंसर, तंत्रिका विज्ञान और कार्डियोलॉजी के क्षेत्र में हैं। इसके अलावा, पीईटी छवियों, चिकित्सकों जैसे बेहतर निदान देने में मदद ट्यूमर के इलाज की योजना बना स्थापित कर सकते हैं।

पीईटी प्रणालियों के बुनियादी काम सिद्धांत दो फोटो का पता लगाने के लिए हैएक पोजीट्रान इलेक्ट्रॉन विनाश जोड़ी से आ टन या गामा किरणों, दोनों सामान्यतः PMTs के साथ युग्मित सिंटिलेटर क्रिस्टल से मिलकर जो डिटेक्टरों, की दिशा में विपरीत दिशाओं में यात्रा। सिंटिलेटर क्रिस्टल एक photoelectric प्रक्रिया के माध्यम से एक बिजली नाड़ी के लिए प्रकाश संकेत धर्मान्तरित जो एक पीएमटी के लिए यात्रा करता है जो दृश्य प्रकाश में गामा विकिरण बदलना। एक पढ़ने के लिए बाहर सिस्टम को भेजने से पहले बिजली के प्रभारी की भयावहता को बढ़ाने के जो कहा जाता dynodes मौजूद हैं पीएमटी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, अंदर। शरीर के खून में इंजेक्ट किया गया था, जो एक आइसोटोप तरल पदार्थ, द्वारा उत्सर्जित एक पोजीट्रान (सकारात्मक इलेक्ट्रॉन लिया जाता है), शरीर में एक इलेक्ट्रॉन के साथ annihilates जब इन दोनों का पता चला फोटॉनों बनाया गया था। संयोग में पढ़ने के लिए बाहर सिस्टम उपायों दो बैक-टू-बैक फोटॉनों के आगमन के समय एक समय संदर्भ के लिए सम्मान के साथ और यह फर्क प्राप्त करने के लिए दोनों बार substrates आगे। सिस्टम अंतरिक्ष स्थिति क गणना करने के लिए इस समय का अंतर का उपयोग करता हैअरे विकिरण स्रोत दोनों फोटॉनों उत्सर्जित, और इस तरह इलेक्ट्रॉन पोजीट्रान विनाश हुआ है।

पीईटी सिस्टम की कुछ विशेषताएं छवि की गुणवत्ता का अनुकूलन करने और स्थानिक और समय संकल्प को बढ़ाने के लिए परिभाषित किया जाना चाहिए। विचार करने के लिए एक विशेषता यह दो फोटॉनों विनाश की प्रक्रिया के बाद लगता है कि यात्रा की दूरी के रूप में परिभाषित किया रिस्पांस रेखा (LOR), है। विचार करने के लिए एक अन्य विशेषता यह उड़ान (टीओएफ) का समय है। छवियों की गुणवत्ता भी बाहरी सुविधाओं, मुख्य रूप से शारीरिक अंगों और उपचार के सत्र के दौरान 1 मरीज ​​की गतिविधियों पर निर्भर करता है। पीईटी प्रणालियों में इस्तेमाल किया आइसोटोप बीटा + उत्सर्जकों कहा जाता है। ये आइसोटोप (सेकंड के आदेश पर) एक कम आधा जीवन है। स्थिर तत्व परमाणु प्रतिक्रियाओं के कारण प्रोटॉन या deuterons साथ बमबारी कर रहे हैं जब वे कणों त्वरक (cyclotrons) में उत्पादित कर रहे हैं। इस तरह की प्रतिक्रियाओं में इस तरह के सी -11, एन -13, हे -15, एफ 18 अन्य लोगों के अलावा के रूप में अस्थिर आइसोटोप में स्थिर तत्वों को बदलने2।

पीईटी के दो प्रकार के होते हैं। (1) परम्परागत: इस विनाश हुआ जो साथ लाइन की पहचान करने के लिए केवल TOF जानकारी का उपयोग करता है, लेकिन यह दो फोटॉनों के मूल स्थान का निर्धारण करने में असमर्थ है। यह इस अनुमान लगाने के लिए अतिरिक्त विश्लेषणात्मक या चलने का पुनर्निर्माण एल्गोरिदम की आवश्यकता है। (2) TOF पीईटी: उत्सर्जित पोजीट्रान के विनाश की स्थिति का पता लगाने के लिए TOF अंतर का इस्तेमाल करता है। समय संकल्प एक स्थानीयकरण संभावना समारोह 3 के लिए एक कर्नेल के रूप में पुनर्निर्माण एल्गोरिथ्म में प्रयोग किया जाता है।

हमारा मुख्य उद्देश्य अंतरिक्ष में एक विकिरण स्रोत का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जाता है, जो पीईटी, के प्राथमिक कार्यों का प्रदर्शन है। यहाँ प्रस्तावित पालतू सिस्टम सेट की प्रिंसिपल गुंजाइश शैक्षणिक जनता के लिए एक बुनियादी पीईटी निर्माण मार्गदर्शन प्रदान करने के लिए, और एक सरल तरीका है, इसका मुख्य गुण में, समझाने के लिए है।

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Protocol

पीईटी सेटअप के 1. तैयारी

  1. पीएमटी की प्लास्टिक सिंटिलेटर टुकड़े के साथ युग्मित तैयार करें। पीएमटी (आकार, photocathode की आकृति) के प्रकार पर निर्भर करता है कि पीएमटी की photocathode साथ फिट करने के लिए एक पर्याप्त सिंटिलेटर टुकड़ा निर्माण।
    1. काले टेप के साथ सिंटिलेटर टुकड़े लपेटें। यह पीएमटी प्रकाश प्रवेश द्वार के साथ मिलकर किया जाएगा के रूप में एक तरफ, खुला छोड़ दें।
      नोट: यह इन टुकड़ों को पहले से प्रकाश संचय घाटे से बचने के लिए पॉलिश कर रहे हैं कि महत्वपूर्ण है।
  2. तो यह करने के लिए ऑप्टिकल तेल और सिंटिलेटर का खुला चेहरे लागू शराब (70% की वाणिज्यिक शराब एकाग्रता) के साथ पीएमटी प्रकाश प्रवेश द्वार को साफ करें। सिंटिलेटर साथ पीएमटी चेहरे युग्मित और अधिक काले टेप के साथ उन्हें लपेटो।
    1. (इस मामले में पूर्वाग्रह 14 वी पूर्वाग्रह में एक केबल हर पीएमटी के लिए शामिल किया गया है, और वोल्टेज नियंत्रण के लिए 0.5 वी) स्रोत वोल्टेज के लिए पीएमटी कनेक्ट करें। जोड़ने के द्वारा पीएमटी से आने वाले संकेतों को पहचानेंएक मानक डिजिटल आस्टसीलस्कप चैनल में पीएमटी सिग्नल केबल (एक संकेत केबल भी हर पीएमटी के लिए शामिल है)। / प्रयोगशाला में प्रकाश बंद मोड़ पर जब कोई प्रकाश नुकसान कर रहे हैं सत्यापित करने के लिए, संकेतों के आयाम में बदलाव का निरीक्षण करें। एक डिटेक्टर सिंटिलेटर प्लस पीएमटी का मतलब है जहां चार डिटेक्टरों, से प्रत्येक के लिए इस चरण को दोहराएँ।
  3. एक और डिटेक्टर के इसी हिस्से के ऊपर एक डिटेक्टर की सिंटिलेटर हिस्सा रखकर एक संयोग प्रणाली का निर्माण। एक एनआईएम टोकरे में discriminator और तर्क इकाई मॉड्यूल नामक दो एनआईएम (परमाणु साधन मॉड्यूल) उपकरणों रखो।
  4. एक discriminator मॉड्यूल के निवेशों के लिए डिटेक्टरों से उत्पादन का संकेत कनेक्ट करें। तर्क इकाई सामने पैनल में इस तर्क के मामले का चयन करके, और मोड में एक तर्क इकाई का प्रयोग करें। तर्क इकाई आदानों में दो discriminator outputs कनेक्ट।
    नोट: और दो ​​वर्ग संकेतों एक ही समय में या संयोग में आने का चयन करता है कि एक तार्किक ऑपरेशन है।
  5. सह(दोनों डिटेक्टरों संयोग में टकराने ब्रह्मांडीय किरणों द्वारा बनाई गई) घटनाओं गिनती करने के लिए (डिजिटल संकेतों में गिना जाता है) एक scaler मॉड्यूल में तर्क इकाई उत्पादन में संकेत nnect।

2. पीईटी के साथ संकेत प्राप्त

  1. पहले परिभाषित वर्ग पर विपरीत कोनों में दोनों डिटेक्टरों की जगह, इसलिए बजाय ब्रह्मांडीय किरणों का उपयोग करने के लिए, वे एक दूसरे का सामना है, और 20 सेमी अलग हैं, और 1.4 और 1.5, लेकिन इस बार के रूप में ही व्यायाम करते हैं (कॉस्मिक किरणों के रूप में सेवा एक अनंतिम प्राकृतिक रेडियोधर्मी स्रोत), ना -22 विकिरण स्रोत का उपयोग करें।
    1. दोनों डिटेक्टरों के बीच एक मध्यम दूरी में रेडियोधर्मी स्रोत जगह और scaler मॉड्यूल के माध्यम से डाटा अधिग्रहण कर सकते हैं। सिस्टम की स्थापना की और एक संयोग प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया तर्क ब्लॉक के योजनाबद्ध व्यवस्था आंकड़े 1, 2, और 3 में देखा जा सकता है।
  2. दो भेदभाव पीएमटी के outputs और जोड़ने के द्वारा पहुंचने के संकेतों के समय अंतर को मापनेआस्टसीलस्कप में संयोग उत्पादन। तीन संकेतों के प्रत्येक एक आस्टसीलस्कप इनपुट करने के लिए चला जाता है; आस्टसीलस्कप स्क्रीन में तीन वर्ग संकेतों हो जाएगा। क्षैतिज पैमाने (टाइम स्केल) के साथ दो भेदभाव संकेतों के समय के अंतर को मापने।
    नोट: वर्ग के बीच रेडियोधर्मी स्रोत दोनों डिटेक्टरों के बीच बीच में सीधे है जब वहाँ हो जाएगा कम या कोई जुदाई या समय का अंतर औसत पर संकेतों भेदभाव, और रेडियोधर्मी स्रोत केंद्र से बाहर है और उसके बाद पीएमटी में से एक के करीब जब औसत पर समय का अंतर हो जाएगा।
  3. CAMAC (कम्प्यूटर स्वचालित माप और नियंत्रण) मॉड्यूल टीडीसी (डिजिटल कनवर्टर करने के लिए समय) के आठ चैनलों में से एक के लिए इन समय का संकेत भेजें। ऐसा करने के लिए, तो डिटेक्टर "रोक" कहा जाता है, जो टीडीसी आदानों के लिए outputs के भेदभाव से कनेक्ट "स्टार्ट" कॉल तर्क और टीडीसी निवेश करने के लिए उत्पादन कनेक्ट। और संकेत एक देरी Modu के माध्यम से देरी हो गया हैLe यह संकेत अन्य दो रोकें संकेतों से पहले आने के लिए आदेश में कुछ नैनोसेकेंड द्वारा (चित्रा 4 देखें)।
  4. एक सॉफ्टवेयर प्रोग्राम के माध्यम से आस्टसीलस्कप से पता चला है टीडीसी गिनती इकाइयों बनाम समय (धारा 3 में कदम देखें) जांचना। हर स्थिति का औसत समय का अंतर (2.3 कदम), रेडियोधर्मी स्रोत और डिटेक्टरों में से एक के बीच की दूरी जुदाई का उपयोग को मापने के द्वारा इस अंशांकन करो। इस अंशांकन करने के लिए एक मानक बस GPIB (सामान्य प्रयोजन इंस्ट्रूमेंटेशन बस) के माध्यम से विभिन्न मॉड्यूल और कंप्यूटर के बीच एक सॉफ्टवेयर संचार स्थापित करना।

3. आभासी साधन इंटरफ़ेस के निर्माण

  1. डाउनलोड करें और एक LabView सॉफ्टवेयर या किसी भी इसी तरह के सॉफ्टवेयर का उपयोग करें।
    नोट: Labview के साथ काम करने के लिए, यह "जी प्रोग्रामिंग भाषा" के कुछ ज्ञान होना आवश्यक है। इस भाषा में, कोई कोड लिखा हो गया है, और प्रदर्शन सभी कार्रवाई एक सॉफ्टवेयर उपकरण हल्के से किया जा सकता हैटीटीई। व्यावहारिक उदाहरण के साथ एक आसान गाइड सहायता उपकरण में पाया जा सकता है।
  2. टीडीसी उत्पादन के आंकड़ों को बचाने के लिए सामने पैनल उपकरण पट्टी से सरणी उपयोगिता (प्रोग्रामिंग चर कंटेनर) का चयन करें।
    नोट: "पैनल के सामने" उपयोगकर्ता और "ब्लॉक आरेख" करने के लिए आभासी साधन के ग्राफिक इंटरफ़ेस सॉफ्टवेयर प्रोग्रामिंग के लिए प्रयोग किया जाता है।
  3. भूखंडों मेनू से एक तर्क साधन का चयन करके डाटा अधिग्रहण (टीडीसी से समय डाटा) प्लॉट। स्रोत के हर स्थिति के साथ संबंधित भूखंडों डेटा को पहचानें। कुछ सेंटीमीटर से डिटेक्टरों लाइन से स्रोत दूरी अलग से यह मत करो।
  4. गणितीय मेनू उपकरण से सांख्यिकीय कार्यों (माध्य) का उपयोग कर डेटा का मतलब ले, और मतलब में केंद्रित मूल्यों के अंतराल चुनें। फिर, तर्क पीछा प्रोग्रामिंग के अनुसार, इस अंतराल के बाहर मूल्यों के साथ सभी डेटा को दूर करने के लिए सरणी मेनू से आवश्यक उपकरणों का उपयोग करें।
  5. वें से चुनें संकेतकई ब्लॉक आरेख उपकरण पट्टी प्रत्येक सरणी में संग्रहीत डेटा की संख्या दिखाने के लिए और संग्रहीत डेटा की सबसे बड़ी संख्या के साथ कुछ कंटेनरों की पहचान करने के लिए।
  6. 3.5 चरण में चयनित प्रत्येक सरणी में डेटा का मतलब जाओ और इस LabView ब्लॉक आरेख उपकरण पट्टी के लिए उपयोग कर प्रत्येक स्रोत की स्थिति के लिए समय अंतराल मूल्यों का एक सेट स्थापित करने के लिए इस जानकारी का उपयोग करें।
  7. माप के एक दृश्य के लिए 3.6 कदम में प्राप्त मतलब स्टोर करने के लिए पैनल के सामने उपकरण पट्टी से संकेतकों की एक सरणी का चयन करें।
  8. कदम 3.7 से अपने संबंधित अंतराल के साथ हर स्थिति से संबद्ध करने की ब्लॉक आरेख उपकरण पट्टी से एक मामले संरचना का चयन करें, और सामने पैनल उपकरण पट्टी से एक सरणी में एलईडी एक आभासी करने के लिए प्रत्येक अंतराल सहयोगी।
  9. प्रत्येक संकेत टीडीसी चैनलों के लिए आने के लिए लगने वाले समय को सूचना: रेडियोधर्मी स्रोत एक डिटेक्टर के करीब मध्य से ले जाया जाता है, एल ई डी के प्रोग्रामिंग सरणी (देखें चित्र 5 में आभासी स्रोत के एक आंदोलन का निरीक्षण
  10. कुल समय अधिग्रहण के लिए पैनल के सामने उपकरण पट्टी से एक नियंत्रण (चर प्रोग्रामिंग तत्व) शामिल हैं।
    नोट: स्थिति की दक्षता में इस पर नियंत्रण के समय उपकरण पर निर्भर करेगा: अधिग्रहण अधिक समय लेता है, रेडियोधर्मी स्रोत का अनुकरण अधिक ठीक आभासी वस्तु सही स्थिति दे देंगे।

4. चित्रमय परिणाम

  1. अंशांकन प्रयोजनों के लिए, डिटेक्टरों के युग्मित जोड़े में से एक के लिए किसी भी मध्यवर्ती स्थिति रिश्तेदार पर स्रोत जगह है। 30 मिनट के लिए नाप लो, और डेटा का अधिग्रहण के साथ, हर 2 मिनट संचित मूल्यों की औसत ले। विभिन्न स्रोत के पदों के लिए इस प्रक्रिया को दोहराएं और सभी पदों में प्रत्येक डिटेक्टर से औसत मूल्य साजिश (देखें आंकड़े 6 और 7)। डिटेक्टरों मूल्यों के मतभेद 8 चित्रा में प्लॉट किए जाते हैं।
  2. बेहतर resu प्राप्त करने के लिएएलटीएस, इसी तरह के डेटा मानों होने का चयन दो डिटेक्टरों एक जोड़ी के रूप में। इस परीक्षण के लिए, scaler इनपुट करने के लिए डिटेक्टर उत्पादन जोड़ने के द्वारा एक निश्चित समय के लिए scaler मॉड्यूल के साथ पाया घटनाओं की संख्या को मापने के इस मामले में 0.5 वी प्रारंभ में, इसकी कम मूल्य के लिए पीएमटी नियंत्रण वोल्टेज डाल दिया। 0.01 V से वोल्टेज बढ़ाने के लिए और फिर से मापने। इस मामले में 0.9 वी में, अधिकतम संभव नियंत्रण मूल्य तक पहुंचने के लिए इस प्रक्रिया को दोहराएं
    1. अर्द्ध लघुगणक तराजू में नियंत्रण वोल्टेज बनाम पता लगाया घटनाओं की संख्या साजिश (9 चित्रा देखें)। युगल समान वितरण होने डिटेक्टरों के जोड़े।
  3. प्रणाली की संवेदनशीलता का परीक्षण करने के लिए, वहाँ पाँच रहे हैं कि इस मामले में पंक्तियों के साथ कुछ बराबर रिक्ति मध्यवर्ती स्थिति में रेडियोधर्मी स्रोत, जगह है। प्रत्येक स्थिति में 5 मिनट के लिए डेटा प्राप्त है, और (आंकड़े 10 और 11 देखें) स्वतंत्र रूप से एक डिटेक्टर के लिए प्राप्त मूल्यों का मतलब है और मंझला साजिश है।

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Representative Results

दो मुख्य परिणाम इस पीईटी प्रणाली के साथ प्राप्त कर रहे हैं। पहली: आभासी रेडियोधर्मी स्रोत का दृश्य प्रभाव के बीच एक कुशल तुल्यकालन वास्तविक रेडियोधर्मी नमूना जब चलती है। इस कार्यक्रम के साथ, उपयोगकर्ताओं को अधिग्रहण के समय का नियंत्रण है, एक ही स्थिति में repetitions की संख्या, डेटा दूसरों के बीच में, इसका मतलब यह अधिग्रहण के आसपास अंतराल की भिन्नता है। दूसरा: संयोग तर्क का एक सरल संरचना के निर्माण के स्रोत के अंतिम स्थिति की गणना करने के लिए दूर करने के लिए इस समय का अंतर परिवर्तित करने, दो संकेतों के बीच समय के अंतर को प्राप्त करने के लिए।

एक का पता लगाने लाइन में, यह एक संयोग है या बाहरी शोर से आने के संकेत भेदभाव करने के लिए, केवल एक तर्क मॉड्यूल 'और' का उपयोग करने के लिए पर्याप्त है। इस मामले में दोनों अपने तर्क मॉड्यूल की आवश्यकता होती है, जो दो पता लगाने लाइनें हैं। डिटेक्टरों की संख्या बढ़ जाती है, यह शामिल करने के लिए आवश्यक हैएक और पता लगाने लाइन और भी शामिल हैं "या" मॉड्यूल (चित्रा 3 देखें)।

खाते में लेने की एक और विशेषता है। TOF पीईटी प्रणाली और सभी पदों में हर 5 मिनट स्थित पारंपरिक पालतू सिस्टम के बीच तुलना नहीं है 6 आंकड़े और 7 अलग अलग पदों के लिए डिटेक्टरों की एक जोड़ी के लिए मापा प्रणाली की प्रतिक्रिया दिखाते हैं। स्रोत के प्रत्येक स्थिति के लिए, टीडीसी प्रतिक्रिया की एक साजिश है। माप के प्रत्येक सेट के लिए, रैखिक व्यवहार की उम्मीद है, और एक स्थिति और समय के बीच एक संबंध स्थापित करने की अनुमति देता है। बदलाव या अतिव्यापी देखते हैं, भले ही अधिग्रहण के समय बढ़ जाती है के रूप में लंबे समय के रूप में एक स्थिरता सुधार नहीं होता है।

10 के आंकड़े और संचित डेटा औसत का अंतर लेने का एक बेहतर अंशांकन प्राप्त करने के लिए जब 11 लाभ दिखाने प्रणाली। औसत का उपयोग करना, परिणाम और अधिक स्थिर हो जाते हैं, और आभासी रेडियोधर्मी स्रोत का एक बेहतर स्थिति देने टीडीसी इकाइयों बढ़ जाती है की जुदाई। हमारा अंतिम परिणाम 2 मिनट के भीतर 30 माप दोहरा द्वारा प्राप्त की है। अधिग्रहण की दो लाइनों को अलग करने के लिए, वे आईजे और एफई लाइनों कहा जाता था। लाइन एफई 87% के आसपास पहुंच गया, जबकि अधिग्रहण लाइन आईजे के लिए, 90% के आसपास एक औसत क्षमता, पाया जाता है। पूरे सिस्टम के लिए प्राप्त की दक्षता 85% के आसपास था।

आकृति 1
चित्रा 1. PMTs की व्यवस्था करो। 4 PMTs के एक दो आयामी सेट-अप दिखाया गया है। प्रत्येक पीएमटी ज्यामितीय केंद्र से 10 सेमी तैनात है। छवि के केंद्र में, ना-22 रेडियो आइसोटोप बैक-टू-बैक फोटॉनों की एक जोड़ी पैदा करता है। संयोग से इन फोटॉनों का पता लगाकर, रेडियोधर्मी स्रोत बनाते हैं।72 / 52272fig1large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
Discriminator सहित रेडियोधर्मी स्रोत का संकेत स्थिति, प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया चित्रा 2. जांच प्रणाली। एनआईएम मॉड्यूल, मॉड्यूल और लॉजिक्स इकाइयों देरी। उन्हें टीडीसी और GPIB नियंत्रण मॉड्यूल के साथ एक CAMAC टोकरा झूठ नीचे। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. तर्क ब्लॉक। चार PMTs दिखाए जाते हैं, इस योजना में, मैं, जम्मू, ई, एफ और नाम है, एक आम 'और' मॉड्यूल से जुड़े हैं कि मॉड्यूल से चार 'या' जुड़ा हुआ है। आपरेशन सरल है: एक संकेत है जब"या" मॉड्यूल एक संकेत भेजने के लिए, लेकिन इस "और" मॉड्यूल के संचालन आवश्यकताओं के लिए पर्याप्त नहीं है, और केवल एक से अधिक पीएमटी एक संकेत भेजता है तब होता है जब (यानी वहाँ था की PMTs में से एक, 3 से ईएनटी एक संयोग है)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
4. सिस्टम योजना चित्रा। ऊपरी दाहिने कोने में रेडियो आइसोटोप एक डिजिटल पल्स एनालॉग से संकेत से धर्मान्तरित जो discriminator लिए एक संकेत भेजने जो PMTs के बीच रखा गया है। पल्स तो तर्क ब्लॉक के माध्यम से गुजरता है। एक ही संकेत समय के अंतर को मापने के लिए, क्रम में देरी मॉड्यूल के लिए भेजा है। देखने के लिए यहां क्लिक करेंयह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण।

चित्रा 5
कार्यक्रम अधिग्रहण पूरा होने पर रेडियोधर्मी स्रोत की स्थिति simulates कि एल ई डी के एक सरणी से मिलकर चित्रा 5. सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस।, एक एलईडी स्रोत की स्थिति का संकेत करने पर है। छवि के शीर्ष पर एलईडी के उत्सर्जन की तर्ज का प्रतिनिधित्व करने के अन्य प्रकार देखते हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
पीएमटी का उपयोग कर चित्रा 6 कैलिब्रेशन मैंने कहा जाता है। लगातार माप प्रदर्शन किया गया और संचित डेटा का औसत लिया गया था। प्रत्येक माप 2 मिनट तक चली। हर रंग CORRESPonds डिटेक्टरों के बीच प्रत्येक स्थिति के लिए। कुछ समय के बाद, संकेत की एक अच्छी तरह से परिभाषित जुदाई स्रोत की स्थिति में अच्छी तरह से जाना जाता है जिसका मतलब है कि प्राप्त हुई थी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 7
पीएमटी का उपयोग कर 7 चित्रा कैलिब्रेशन जम्मू कहा जाता है। पिछले एक के रूप में यह ग्राफ जम्मू पीएमटी का मतलब पता चलता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

आंकड़ा 8
8 चित्रा संचित डेटा औसत के बीच अंतर का उपयोग कैलिब्रेशन। हर रंग एक मंज़ूर करने के लिए संगतपता लगाने के लिए लाइन में आयन। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

9 चित्रा
9. पठार वक्र चित्रा। इस ग्राफ में अलग PMTs के लिए 'पठार' की अवस्था में दिखाया गया है। यहाँ नियंत्रण वोल्टेज 0.5 से वक्र लगभग 0.6 वी मोड़ करने के लिए शुरू होता है 0.9 वी करने के लिए भिन्न होता है; कुछ अधिक से अधिक स्थिरता के लिए इसी steeper घटता है; जैसे संतरे लाइन के रूप में कुछ घटता के मूल्यों को उच्च मूल्यों तक पहुंचने के दूसरी तरफ। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 10
चित्रा 10 युग्मन प्रतिक्रिया। एचअरे पता लगाने रेखा के साथ पांच अलग-अलग स्थानों में रेडियोधर्मी स्रोत की स्थिति रखने PMTs ई और एफ, से मतलब है और मंझला की भयावहता को दिखाया गया है। प्राप्त आँकड़ों के 5 मिनट में प्राप्त आंकड़ों का उपयोग करें। वक्र के रूप में संभव के रूप में खड़ी होना चाहिए। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 11
चित्रा 11. युग्मन प्रतिक्रिया। यहाँ अनुरूप जानकारी है, लेकिन अब मैं और जम्मू दिखाया गया है PMTs की दूसरी जोड़ी के लिए। एक अपेक्षाकृत क्षैतिज रेखा पिछले पीएमटी जोड़ी स्थानिक संकल्प के मामले में बेहतर है, जिसका अर्थ है कि मनाया जाता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

इस प्रणाली का एक महत्वपूर्ण पहलू स्थानिक और समय प्रस्तावों पर एक बहुत अच्छा नियंत्रण करने के लिए है। पीईटी के स्थानिक संकल्प परीक्षा 5 के दौरान रेडियोधर्मी क्षय और विनाश, की शारीरिक विशेषताओं से, लेकिन यह भी संयोग पंजीकरण के तकनीकी पहलुओं (1.1 और 1.2 कदम) के द्वारा और ऐसी वस्तु आंदोलन के रूप में त्रुटियों, के बाहरी स्रोतों से सीमित है। इस प्रकार, मापा सही स्थिति TOF अंतर (2.4 चरण) पर निर्भर करेगा। एक तकनीक एक अच्छा समय संकल्प TOF 6 के वितरण की पूरी चौड़ाई आधा अधिकतम (FWHM) को मापने है को प्राप्त करने के लिए।

प्रत्येक पीएमटी 'पठार' 7.8 नामक अपनी वक्र प्राप्त करने की विशेषता थी। यह वक्र एक अर्द्ध लघुगणक पैमाने में नियंत्रण वोल्टेज बनाम पीएमटी से पता चला की घटनाओं की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है। एक समतल हिस्सा महान स्थिरता के एक क्षेत्र से मेल खाती है (9 चित्रा देखें)। एक और विशेषता है पूर्णांक लेने के लिएओ खाता इस पठार क्षेत्र में वोल्टेज मूल्यों की स्थिरता है। इस मामले में 0.82 वी नियंत्रण वोल्टेज (4.2 कदम) के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

एक साधारण परीक्षण विभिन्न पदों पर दक्षता का मूल्यांकन में मिलकर बनाया गया था डिटेक्टरों के प्रत्येक जोड़ी के बीच मध्यवर्ती पदों की संख्या का चयन करने के लिए। स्रोत डिटेक्टरों के बीच अलग-अलग स्थानों पर रखा गया था, और डेटा 5 मिनट (आंकड़े 10 और 11 देखें) के लिए ले जाया गया था। इस परीक्षण के लिए, 5 पदों चयन किया गया था; लाइन देशांतर के 20 सेंटीमीटर है, इसलिए प्रत्येक स्थिति एक पीएमटी के लिए सम्मान के साथ 2, 6, 10, 14 और 18 सेमी में है।

पिछले परीक्षणों से, प्रत्येक टीडीसी माप से परिमाण मूल्यांकन किया गया था। पहली बार एक चयन के रूप में, इस परिमाण से अब तक झूठ बोला था, जो सभी डेटा निकाल दिया गया है, और औसत गणना की गई। एक और चयन से पहले गणना की औसत डेटा के चारों ओर एक अंतराल पर विचार के द्वारा किया जाता है, और इस अंतराल के बाहर डेटा disca थाrded। इस तरह, शोर संकेत नियंत्रण के तहत किया गया।

यह केवल 2 मिनट के उत्कृष्ट क्षमता (परिणाम देखें) के साथ रेडियोधर्मी स्रोत का पता लगाने के लिए आवश्यक है कि कहने के लिए लायक है। फिर भी, समय 2 से 1 मिनट या यहां तक ​​कि 30 सेकंड के लिए कम है, जब स्रोत का पता लगाने की दक्षता कम हो। फिलहाल, इस पीईटी प्रणाली चार डिटेक्टरों के होते हैं, लेकिन यह दक्षता और स्थानिक संकल्प में सुधार करने के लिए डिटेक्टरों की संख्या में वृद्धि करने के लिए संभव है। हालांकि, इस प्रोटोटाइप के साथ, इस काम का मुख्य उद्देश्य, 10 9 पूरा किया गया था।

इस का मुख्य लाभ यह है कि इस तरह के उच्च ऊर्जा भौतिकी के रूप में कुछ क्षेत्रों में इंस्ट्रूमेंटेशन के लिए समर्पित किसी भी प्रयोगशाला के लिए आम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ बनाया गया था कि है की स्थापना की। इन उपकरणों में से कुछ पहले से ही प्रयोगशाला में मौजूद हैं जब यह पूरी प्रयोगात्मक सेट अप को पूरा करने के लिए भी मुश्किल या विचार नहीं है। यह इस पीईटी प्रणाली के साथ, पहले उल्लेख किया गया था प्रोफेसरों और छात्रों PO हैssibility बुनियादी पीईटी काम कर सुविधा है जो अंतरिक्ष में एक रेडियोधर्मी स्रोत का पता लगाने के बुनियादी गुणों को समझने की। भविष्य में, एक शैक्षणिक लिए बल्कि शोध उद्देश्यों के लिए ही नहीं, इस प्रणाली के विभिन्न तत्वों के कई सुधार, और इसे लागू कर सकते हैं।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Low threshold Discriminator CAEN N845
Logic Units Lecroy 365AL
Time delay CAEN N108A
Oscilloscope Tektronic TDS3014C
Quad Scaler and preset counter CAEN N1145
TDC Lecroy 2228
PMT’s Hamamatsu H5783p
Power Chasis Lecroy 1403
GPIB Interface Lecroy 8901A
NIM Power Supply Lecroy 1002B
CAMAC Crate Borer-co 1902A
Scintillator Crystals Bicron 408 1 cm x 2 cm x 5 cm
Power Supply Agilent E3631
Na 22 Radioactive Source activity 2 μCi
Software LabView 7.1 National intruments
lemo cables connectors 2 nsec, 3 nsec and 8 nsec
isolator film

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References

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