Optimization of Light Guide Thickness for Optimal Flood Image Acquisition of a 14 × 14 Scintillation Pixel Array

In order to obtain excellent spatial resolution in the PET detector, when the detector module is designed using very small scintillation pixels, overlap occurs at the edges and corners of the scintillation pixel array in the flood image. By using a light guide, the occurrence of overlap can be reduced. In this study, after using a scintillator of 0.8 mm × 0.8 mm × 20 mm to form a 14 × 14 array, 3 mm × 3 mm SiPM pixels are combined with 4 × 4 photosensor to reduce the occurrence of overlap. The optimal thickness of the light guide used for this purpose was derived. Quantitative evaluation was performed based on scintillation pixel images of edges and corners where overlap occurs mainly in the acquired flood image. Quantitative evaluation was calculated through the interval and full width at half maximum between scintillation pixel images, and when a light guide with a thickness of 2 mm was used, the best image was obtained with a k value of 2.60. In addition, as a result of measuring the energy resolution through the energy spectrum, the light guide with a thickness of 2 mm showed the best result at 28.5%. If a 2 mm light guide is used, it is considered that the best flood image and energy resolution with minimal overlap can be obtained.

14 × 14 섬광 픽셀 배열의 최적의 평면 영상 획득을 위한 광가이드 두께 최적화

PET 검출기에서 매우 우수한 공간분해능을 획득하기 위해, 매우 작은 섬광 픽셀을 사용하여 검출기 모듈을 설계할 경우, 평면 영상에서 섬광 픽셀 배열 가장자리 및 모서리 부분에서의 겹침이 발생한다. 광가이드를 사용함으로써 겹침의 발생을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 0.8 mm × 0.8 mm × 20 mm의 섬광체를 사용하여 14 × 14 배열로 구성한 후, 3 mm × 3 mm의 SiPM 픽셀이 4 × 4 배열로 구성된 광센서와 조합하고, 겹침의 발생을 감소시키기 위해 사용한 광가이드의 최적의 두께를 도출하였다. 획득한 평면 영상에서 겹침이 주로 발생하는 가장자리 및 모서리 위치의 섬광 픽셀 영상을 바탕으로 정량적 평가를 수행하였다. 정량적 평가는 섬광 픽셀 영상간의 간격과 반치폭을 통해 계산되었으며, 2 mm 두께의 광가이드를 사용하였을 경우 k값이 2.60으로 가장 우수한 영상을 획득한 결과를 보였다. 또한 에너지 스펙트럼을 통해 에너지 분해능을 측정한 결과 2 mm 두께의 광가이드에서 28.5%로 가장 우수한 결과를 나타내었다. 2 mm의 광가이드를 사용할 경우 겹침이 최소화된 가장 우수한 평면 영상과 에너지 분해능을 획득할 수 있을 것으로 판단된다.