ICF大阵列中子能谱仪记录系统-Indico@IHEP.PPT

表1 探测效率及分辨率随晶体厚度的变化 厚度(mm) 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 探测效率（%） 33.78 46.32 56.36 64.56 71.23 77.24 81.06 峰探测效率（%） 20.16 29.36 37.28 44.25 50.22 55.79 58.84 FWHM(X)(mm) 0.74 0.98 1.00 1.51 1.64 2.38 2.95 FWHM(Y)(mm) 0.87 1.01 1.30 1.62 2.20 2.64 2.97 FWHM(Z)(mm) 1.08 1.51 1.64 2.39 2.51 2.87 3.14 图8 空间分辨率随晶体厚度的变化 （1）晶体越厚，探测效率越高。 （2）晶体越厚，分辨率越差。 FWHM：XYDOI。 结论 在单端输出连续DOI测量领域中，这种通过立体角建模的非线性最小二乘法虽然能够得到较高的DOI分辨率，但受到晶体厚度的限制很大，只有在10mm以内的LSO晶体中分辨较好。 使用等厚的晶体，跟双端输出探测器性差距很大（25mm,0.8mmDOI分辨）。 优化方法 1.增加光探测器填充率（减小死区）。 2.加大增益（SiPM）。 3.选用吸收系数、光产额更大的闪烁晶体。 4.优化算法。 * PET晶体伽马作用深度探测研究 报告人：张红帆 周荣 魏凌峰 丁长骥 张京隆 王忠海 韩纪峰 杨朝文 单位：四川大学 * 目录 一、DOI探测简介 二、方法原理 三、光探测器像素数量的影响 四、晶体厚度的影响 一、DOI探测简介 普通Anger探测器只能获得γ光子入射探测器的二维坐标，无法获得γ光子在探测器内的作用深度 缺失作用深度（Depth of intraction, DOI）信息，会造成： LOR（响应线）定位不准确 空间分辨率不均匀 图像畸变 有效视野减少 探测器成本上升 DOI探测分类 离散DOI探测器（分辨率限制） 单端输出（结构简单） 连续DOI探测器 双端输出（结构复杂） 二、方法原理 图1 光子在晶体中的扩散示意图 (1) (2) (3) (1) 非线性最小二乘拟合 x,y,z,Cest,A0 三、探测器像素数量的影响 Geant4模拟： gamma:511KeV LSO:26000./MeV Surface:unified Reflect:95% Matlab处理： 分配3×3--16×16格 计算: x,y,DOI FWHM bias（偏差） 10mm 20mm 20mm 图4 测量值分布FWHM随像素数量的变化 图5 DOI偏移随像素数量的变化 DOI测量值中心相对真实值的偏移随像素数量的增多而减小。 结论 此模拟条件下，只要像素个数多于6×6，即可获得较高的分辨率。继续增加探测器数量对探测结果意义不大。 探测器像素个数并非越多越好。在保证测量效果的前提下可以减少数量以降低成本及工作量。 四、晶体厚度的影响 图6 Hamamatsu S8550几何示意 图7 2×S8550组合 Geant4模拟： 晶体厚度：5,7.5,10,12.5,15,17.5,20mm 2×Hamamatsu S8550 的APD 10000个511KeV的gamma随机位置垂直入射。 Matlab处理： Nt=Nγ+N(μ,σ2),μ=0 σ= Nγ：各像素记录光子数。ENF：APD附加噪声系数。 DQE：APD量子效率。G：APD增益。ENC：前放等效噪声电荷