Design of Two Layer Depth-encoding Detector Module with SiPM for PET

A depth-encoding detector module with silicon photomultipliers(SiPMs) using two layers of scintillation crystal array was designed, and the position measurement capability was verified using DETECT2000. The depth of interaction of the crystal pixels with the gamma rays was tracked through the image acquired with the combination of surface treatment of the crystal pixels and reflectors. The bottom layer was treated as a reflector except for the optically coupled surfaces, and the crystals of top layer were optically coupled each other except for the outer surfaces so that the light sharing was made easier than the bottom layer. Flood images were obtained through the combination of specular reflectors and random reflectors, grounded and polished surfaces of crystal pixels, and the positions at which layer images were generated were measured and analyzed. The images were reconstructed using the Anger algorithm, whose the SiPM signals were reduced as the 16-channels to 4-channels. In the combination of the grounded surface and all reflectors, the depth positions were discriminated into two layers, whereas it was impossible to separate the two layers in the all polished surface combinations. Therefore, using the combination of grounded surface crystal pixels and reflectors could improve the spatial resolution at the outside of the field of view by measuring the depth position in preclinical positron emission tomography.

SiPM을 사용한 두 층의 반응 깊이를 측정하는 양전자방출단층촬영기기의 검출기 모듈 설계

실리콘광전증배관(Silicon Photomultiplier, SiPM)과 두 층의 섬광 픽셀 배열을 이용한 반응 깊이 측정 검출기를 설계하였으며, 위치 측정 능력을 DETECT2000을 사용하여 검증하였다. 섬광 픽셀의 면 처리와 반사체 조합을 통해 섬광 픽셀과 감마선이 반응한 위치를 추적하였다. 아래층은 광학적으로 연결된 부분을 제외하고 반사체로 처리하였으며, 위층은 가장 외곽부분을 제외하고 모두 광학적으로 연결되도록 처리하여 빛의 공유가 아래층에 비해 자유롭도록 구성하였다. 거울반사체와 난반사체, 섬광 픽셀의 거친 면과 매끈한 면의 조합을 통해 평면 영상을 획득하였으며, 층별 영상이 생성되는 위치를 측정하여 분석하였다. 앵거 알고리듬을 사용하여 SiPM의 16채널 신호를 4개의 채널로 감소시켜 영상을 재구성하였다. 섬광 픽셀의 거친면과 모든 반사체 조합에서 두 층으로 구분되는 것을 확인할 수 있었으며, 매끈한 면일 경우에는 모두 층 구분이 불가능한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 거친 면의 섬광 픽셀과 반사체 조합을 사용한 검출기를 사용할 경우 전임상용 PET에서 반응 깊이 측정을 통해 검출 시야 외곽에서의 공간분해능을 향상시킬 수 있을 것이다.