An Ung Hwan;Chun In Kon;Lee Sang Chul;Cho Min Hyoung;Lee Soo Yeol
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.26
no.1
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pp.43-47
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2005
We have developed a small bore x-ray CT for small animal imaging with a linear x-ray detector array and small-scale slip rings. The linear x-ray detector array consists of 1024 elements of 400□m×400□m with a gadolinium oxysulfide (GOS) scintillator on top of them. To avoid use of expensive large diameter slip rings for projection data transmission from the Xray detector to the image reconstruction system, we used the wireless LAN technology. The projection data are temporally stored in the data acquisition system residing on the rotating gantry during the scan and they are transmitted to the image reconstruction system after the scan. With the wireless LAN technology, we only needed to use small-scale slip rings to deliver the AC electric power to the X-ray generator and the power supply on the rotating gantry. The performances of the small animal CT system, such as SNR, contrast, and spatial resolution, have been evaluated through experiments using various phantoms. It has been experimentally found that the SNR is almost linearly proportional to the tube current and tube voltage, and the minimum resolvable contrast is less than 30 CT numbers at 40kVp/3.0㎃. The spatial resolution of the small animal CT system has been found to be about 0.9Ip/㎜. Postmortem images of a piglet is also presented.
Kim, Ho-Kyung;Cunningham, Ian Alexander;Yin, Zhye;Cho, Gyu-Seong
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.9
no.4
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pp.86-100
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2008
This article reviews the development of flat-panel detectors for digital radiography based on amorphous materials, Important design parameters and developments are described for the two main components of flat-panel detectors: the X-ray converter and the readout pixel array. This article also introduces the advanced development concepts of new detectors. In addition, the cascaded linear systems method is reviewed because it is a very powerful tool for improving the design and assessment of X-ray imaging detector systems.
Clarke, Shaun D.;Hamel, Michael C.;Di fulvio, Angela;Pozzi, Sara A.
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.6
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pp.1354-1357
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2017
Characterization of special nuclear material may be performed using energy spectroscopy of either the neutron or gamma-ray emissions from the sample. Gamma-ray spectroscopy can be performed relatively easily using high-resolution semiconductors such as high-purity germanium. Neutron spectroscopy, by contrast, is a complex inverse problem. Here, results are presented for $^{252}Cf$ and PuBe energy spectra unfolded using a single EJ309 organic scintillator; excellent agreement is observed with the reference spectra. Neutron energy spectroscopy is also possible using a two-plane detector array, whereby time-of-flight kinematics can be used. With this system, energy spectra can also be obtained as a function of position. Spatial-dependent energy spectra are presented for neutron and gamma-ray sources that are in excellent agreement with expectations.
Since preclinical positron emission tomography imaging is performed on small animals that are very small compared to the human body, a detector with excellent spatial resolution is required. For this purpose, a system was constructed using a detector using small scintillation pixels. Since the size of the currently developed and used photosensors is limited, excellent spatial resolution can be obtained when the minimum scintillation pixel and maximum array are used. In this study, the size of the photosensor is fixed and various scintillation pixel arrays are configured to match the size of the scintillation pixels, so that no overlap occurs in the flood image and the maximum scintillation pixel array in which all scintillation pixels are distinguished. For this purpose, DETECT2000, which can simulate a detector module composed of a scintillator and an photosensor, was used. A photosensor consisting of a 4 × 4 array of 3 mm × 3 mm pixels was used, and the scintillation pixel array was configured from 8 × 8 to 13 × 13, and simulations were performed. A flood image was constructed using the data obtained from the photosensor pixel, and the maximum scintillation pixel array that does not overlap the image was found through the flood image and the profile. As a result, the size of the scintillation pixel array in which all scintillation pixels are imaged without overlapping each other in the flood image was 11 × 11.
Mengjiao Tang;Lianjun Zhang;Bin Tang;Gaokui He;Chang Huang;Jiangbin Zhao;Yang Liu
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.9
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pp.3133-3139
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2023
Neutron imaging technology as a means of non-destructive detection of materials is complementary to X-ray imaging. Silicon photomultiplier (SiPM), a new type of optical readout device, has overcome some shortcomings of traditional photomultiplier tube (PMT), such as high-power consumption, large volume, high price, uneven gain response, and inability to work in strong magnetic fields. Its application in the field of neutron detection will be an irresistible general trend. In this paper, a thermal neutron imaging detector based on 6LiF/ZnS scintillation screen and SiPM array readout was developed. The design of the detector geometry was optimized by geant4 Monte Carlo simulation software. The optimized detector was evaluated with a step wedge sample. The results show that the detector prototype with a 48 mm × 48 mm sensitive area can achieve about 38% detection efficiency and 0.26 mm position resolution when using a 300 ㎛ thick 6LiF/ZnS scintillation screen and a 2 mm thick Bk7 optical guide coupled with SiPM array, and has good neutron imaging capability. It provides effective data support for developing high-performance imaging detectors applied to the China Spallation Neutron Source (CSNS).
In order to achieve excellent spatial resolution, very small scintillation pixels are used in detectors of positron emission tomography for small animals. However, by using these very small scintillation pixels, scintillation pixels at the edge of the array may overlap in a flood image. To solve this problem, a light guide capable of changing the distribution of light was used. Depending on the material of the light guide, the light spreading tendency is different, and accordingly, the presence or absence of overlapping is different depending on the material of the light guide used. In this study, instead of the conventional glass light guide, a detector using the same material as the scintillation pixel was designed. A scintillator light guide has a higher refractive index than a glass light guide, so the light spread is different. Flood images were acquired to evaluate the degree of separation of the scintillation pixels at the edge of the detector using the two light guides. The degree of separation was evaluated by calculating the distance between the center and the spatial resolution of the image of two scintillation pixels at the edge of the obtained flood image. As a result, when the scintillator light guide was used, better spatial resolution was shown, and the distance between centers of scintillation pixels was wider. When a detector is constructed using a scintillator light guide instead of a conventional glass light guide, it is possible to use a smaller scintillation pixel, thereby securing better spatial resolution.
A coded-aperture gamma camera was developed to increase the sensitivity of a pin hole camera made with a pixellated CsI(Tl) scintillator and a position-sensitive photomultiplier tube. The modified round-hole uniformly redundant array of pixel size $13{\times}11$ was chosen as a coded mask considering the detector spatial resolution. The performance of the coded-aperture camera was compared with the pin hole camera using various forms of Tc-99m source to see the improvement of signal-to-noise ratio or the improvement of the sensitivity. The image quality is much improved despite of a slight degradation of the spatial resolution. Though the camera and the test were made for low energy case, but the concept of the coded-aperture gamma camera could be effectively used for the radioactive environmental monitoring and other applications.
This paper deals with accurate image reconstruction of gamma camera using a coded-aperture mask based on pixel-type CsI(Tl) scintillator coupled with silicon photomultipliers (SiPMs) array. Coded-aperture imaging (CAI) system typically has a smaller effective viewing angle than Compton camera. Thus, if the position of the gamma source to be searched is out of the fully-coded field-of-view (FCFOV) region of the CAI system, artifacts can be generated when the image is reconstructed by using the conventional cross-correlation (CC) method. In this work, we propose an effective method for more accurate reconstruction in CAI considering the source distribution of partially-coded field-of-view (PCFOV) in the reconstruction in attempt to overcome this drawback. We employed an iterative algorithm based on compressed-sensing (CS) and compared the reconstruction quality with that of the CC algorithm. Both algorithms were implemented and performed a systematic Monte Carlo simulation to demonstrate the possiblilty of the proposed method. The reconstructed image qualities were quantitatively evaluated in sense of the root mean square error (RMSE) and the peak signal-to-noise ratio (PSNR). Our simulation results indicate that the proposed method provides more accurate location information of the simulated gamma source than the CC-based method.
Choi, Hyung-joo;Cheon, Bo-Wi;Baek, Min Kyu;Chung, Heejun;Chung, Yong Hyun;You, Sei Hwan;Min, Chul Hee;Choi, Hyun Joon
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.6
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pp.1982-1990
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2022
The purpose of this study was to verify the possibility of fuel rod pattern analysis in a fresh fuel assembly using the Yonsei single-photon emission computed tomography (YSECT) system. The YSECT system consisted of three main parts: four trapezoidal-shaped bismuth germanate scintillator-based 64-channel detectors, a semiconductor-based multi-channel data acquisition system, and a rotary stage. In order to assess the performance of the prototype YSECT, tomographic images were obtained for three representative fuel rod patterns in the 6 × 6 array using two representative image-reconstruction algorithms. The fuel-rod patterns were then assessed using an in-house fuel rod pattern analysis algorithm. In the experimental results, the single-directional projection images for those three fuel-rod patterns well discriminated each fuel-rod location, showing a Gaussian-peak-shaped projection for a single 10 mm-diameter fuel rod with 12.1 mm full-width at half maximum. Finally, we successfully verified the possibility of the fuel rod pattern analysis for all three patterns of fresh fuel rods with the tomographic images obtained by the rotational YSECT system.
In high radiation fields, gamma cameras suffer from pulse pile-up, resulting in poor energy resolution, count losses, and image distortion. To overcome this problem, various methods have been introduced to reduce the size of the aperture or pixel, reject the pile-up events, and correct the pile-up events, but these technologies have limitations in terms of mechanical design and real-time processing. The purpose of this study is to develop a real-time gamma camera to evaluate the radioactive contamination in high radiation fields. The gamma camera is composed of a pinhole collimator, NaI(Tl) scintillator, position sensitive photomultiplier (PSPMT), signal processing board, and data acquisition (DAQ). The pulse pile-up is corrected in real-time with a field programmable gate array (FPGA) using the start time correction (STC) method. The STC method corrects the amplitude of the pile-up event by correcting the time at the start point of the pile-up event. The performance of the gamma camera was evaluated using a high dose rate 137Cs source. For pulse pile-up ratios (PPRs) of 0.45 and 0.30, the energy resolution improved by 61.5 and 20.3%, respectively. In addition, the image artifacts in the 137Cs radioisotope image due to pile-up were reduced.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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