双层深度编码探测器的晶体表面优化

设计了双层LSO晶体和位置灵敏型光电倍增管耦合构成的用于小动物PET成像的 深度编码探测器. 众所周知, 晶体的不同的表面处理影响着光输出量, 进而影响着它们构建的PET探测器的性能. 为了优化设计的深度编码探测器的性能, 测试了两种不同表面处理的LSO闪烁晶体阵列探测器的晶体分辨能力及其能量、时间和空间分辨率, 结果表明, 光滑表面LSO晶体构建的深度编码探测器显示出良好的空间、能量及时间分辨特性.     

用于高分辨率 PET探测器的LSO闪烁晶体的研究

LSO晶体具有密度大光输出量强和衰减时间短的特性使其成为在PET探测器领域的应用潜在的闪烁晶体材料.按照辐射成象系统应用的性能要求我们对LSO晶体的闪烁特性进行了评价.为了获取较高的光输出量,研究和验证了许许多多的晶体表面的状况对光输出量的影响.对于单个LSO晶体和R5900-00-C12位敏管相耦合的系统,钠伽马射线源的511keV的能量峰处的能量分辨率为15%,时间分辨率为0.65ns,最后对三个LSO阵列分别成象验证了其空间分辨本领.     

PET探测器技术的新进展

PET设备中探测器的研发, 一直是很活跃且具有高创新性的领域。 提高现有基于闪烁晶体探测器的性能, 研究适用于多模式成像设备（PET/CT和PET/MRI）的新型探测器, 满足TOF和DOI技术的需求并促进其发展应用, 构成PET探测器的几个主要研究方向。 介绍了PET探测器在闪烁晶体、 光电探测器和半导体探测器等方面的最新进展, 指出未来最有潜力的探测器设计方案。 The research on PET detector is a very active and highly innovative field. The main research interests of PET detector include improving performances of scintillation crystal detectors, investigating new detectors being suitable for multimodality imaging (e.g., PET/CT and PET/MRI), meeting needs of TOF and DOI technologies in order to promote their development and application. In this paper, new developments in PET detector technology about scintillation crystal, photodetector and semiconductor detector are introduced and the most potential detector design scheme in the future is brought forward.     

基于蛇形光路的PET探测器作用深度提取方法

为实现正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)探测器的作用深度(Depth Of Interaction,DOI)信息获取,本文提出一种基于分光技术的探测器设计方案.探测器采用晶体单元与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)一对一耦合、蛇形光路的设计和单端Anger加权读出方法进行DOI解码.基于GATE软件进行蒙特卡罗模拟,建立8×1的LSO晶体阵列(单根晶体尺寸3.1×3.1×20mm3);模拟泛场照射获取位置查找表;并进行不同深度的模拟,获得各晶体在各深度的空间分辨率.结果显示所模拟的探测器模块DOI分辨率在1.0~6.7mm之间,平均值为3.2mm.本文提出的基于蛇形光路的PET探测器方案能在维持系统成本和复杂度的前提下实现DOI解码,提升PET系统的成像性能.     

利用作用深度信息提高正电子断层成像仪分辨率一致性

获取作用深度信息是设计小动物正电子断层成像仪的关键技术之一.我们利用新设计的含有作用深度信息的探测器，从模拟与实验两个方面观测了作用深度信息对于分辨率一致性的影响.结果表明：在γ射线垂直入射时，深度编码探测器和一般的无深度检出机能的探测器，均获得了高分辨率，而γ射线斜入射时，深度编码探测器与一般的探测器相比能提供更好的空间分辨率. 关键词： 作用深度 空间分辨率 正电子断层成像仪     

新型位置灵敏光电倍增管的性能测量

位置灵敏型光电倍增管(PS-PMT)代表了基于单个管子的原理开发新概念γ相机的技术进步.最近,日本滨松公司出品了一种新型紧凑型的PSPMT—R7600-C12.根据正电子放射断层成像系统(PET)的应用特点,我们测试了由该PS-PMT组合成的闪烁晶体阵列探测器的空间分辨率、空间线性度、增益均匀性及时间分辨率LSO与该PS-PMT的组合空间分辨率达到1.4mm,而且显示出良好的空间线性、增益均匀性及优异的时间分辨特性.     

新型高功率微波探测器

通过对半导体材料中载流子迁移率的特性分析,在原HPM探测器的基础上,提出了探测器中半导体传感器的新设计,使探测器的检测灵敏度提高一个量级;同时研制成功S波段HPM探测器。在传感器的加工方面采用了新的工艺,并对电源进行了改进,使之功能完善、使用简单、具有实用性。其电源偏压在40V时,X波段的探测器在60kW时输出检测脉冲信号幅度高达9V,S波段的探测器在600kW时输出检测脉冲信号幅度高达10V,可适用于10～500ns脉宽的HPM功率测量。     

新型高功率微波探测器

 通过对半导体材料中载流子迁移率的特性分析，在原HPM探测器的基础上，提出了探测器中半导体传感器的新设计，使探测器的检测灵敏度提高一个量级；同时研制成功S波段HPM探测器。在传感器的加工方面采用了新的工艺，并对电源进行了改进，使之功能完善、使用简单、具有实用性。其电源偏压在40V时，X波段的探测器在60kW时输出检测脉冲信号幅度高达9V，S波段的探测器在600kW时输出检测脉冲信号幅度高达10V，可适用于10～500ns脉宽的HPM功率测量。     

用自制探测器检测半导体器件

在物理电学内容的教学中,我引导学生自制了简易探测器用于半导体器件的检测与实验取得了很好的教学效果．     

新型太阳中微子闪烁探测器的研制

概述了一种新型太阳中微子闪烁探测器的研制,其中载钆(Gd)液体闪烁体的Gd浓度达到5%、光的衰减长度≥150cm、对60keV的Gamma-ray之能量分辨率为21%(σ);直径1cm、厚3cm的GSO:Ce晶体,其发光产额约为NaI(Tl)晶体的20%、光的衰减时间为60ns、对662keVGamma-ray之能量分辨率为9.2%(σ).文章讨论了由这两种闪烁体构成的复合探测器的特点及作为太阳中微子探测器其本底的降低措施.对直径10cm、厚50cm的这种复合探测器的模拟计算表明其光的收集效率可达20%.     

正电子放射层析成象系统设计的计算机模拟

在一个简单实用的数学模型基础上,利用现代计算机技术对正电子放射层析成象系统(PET)进行了模拟,并详细讨论了闪烁晶体材料的物理、几何特性以及探测器环直径的大小对于PET系统的空间分辨率的影响.本文所得的结论对于开发和设计PET系统来说,是非常有用的.     

一种新型的红外成像材料

基于超大磁阻(CMR)材料在绝缘体—金属转变(I—M)点附近的巨大电阻变化，本研究了La位Gd掺杂对La0.7-xGdxSr0.3MnO3(x=0.20、0.30、0.40、0.50)电阻温度系数(TCR)的影响。实验结果表明：Gd掺杂将引起电阻率曲线的急剧变化，导致出现大的TCR；而且随Gd掺杂的增加，TCRR在x＝0．30出现峰值，然后随掺杂量增加逐步降低，大的TCR行为将成为新型的红外成像材料。     

激光光刻中焦深概念的新探讨

焦深大小将直接影响激光光刻加工的最细线宽和线条的边缘倾角从而影响被加工器件性能.传统的几何光学焦深概念对有光刻胶存在时的激光光刻已不适用.本文导出了会聚的高斯光束用于激光光刻时在光刻胶内的光场近似分布形式,由此可判断出光刻胶对光刻线条的分辨率和焦深的影响,从而提出激光光刻时焦深的新概念和估算.     

新型低混杂波发射天线设计研究

描述了一种新型低混杂波天线／有源／无源波导间隔排列的阵列天线，给出了其物理模型和计算方法，对其发射波谱和反射特性进行了研究。计算了这种波导阵列中的有源波导的平均反射系数和发射波谱的方向性系数随等离子体参数和天线参数的变化关系，以及不同参数下的发射波谱，并对ＨＬ－１Ｍ装置上现有低混杂波天线特性做了更进一步的分析计算。     

高分辨率及高灵敏度小动物PET研究进展

作为一种高灵敏度且具有定量测量能力的功能分子影像技术,小动物PET越来越广泛地用于各种生物医学研究,例如疾病动物模型研究、新药物研发和新治疗方法评估等。首先回顾小动物PET成像系统的发展历史、效率和空间分辨率等性能的改进和产业化;其次,讨论了影响PET空间分辨率和效率的各种因素,包括晶体大小、探测器几何、正电子射程、光子非共线效应、图像重建算法和阻碍PET系统同时达到高空间分辨率和高效率的相互作用深度不确定效应;最后,介绍了小动物PET成像系统在以下几个方面的取得的最新进展:（1）高密度、小的光衰减常数和高光产额的闪烁晶体;（2）体积小、增益大、时间性能好、工作电压低和磁兼容的新型硅光电倍增管光探测器;（3）各种深度测量PET探测器,详细介绍了一个可达到分辨0.43 mm×0.43 mm×20 mm晶格和达到2.4 mm深度分辨率的双端读出探测器;（4）使用深度测量探测器的小动物PET成像系统,详细介绍了一个使用高分辨率双端读出探测器,全视野达到0.55 mm平均位置分辨率的小动物PET原型系统;（5）磁兼容插件式小动物PET成像系统和PET/MRI同时成像的优点;（6）小动物PET图像重建和数据校正的特点、传统的滤波反投影算法和新的迭代算法的优缺点和PET图像重建算法未来的发展方向。As the most sensitive and quantitative molecular imaging technique,small animal positron emission tomography (PET) has become a widely used tool in biomedical research such as in animal model of human disease,development of new drugs and the evaluation of new therapeutics.In this paper,first the history,the efforts to improve the spatial resolution and sensitivity as well as the commercialization process of small animal PET scanner are reviewed.Then the factors that affect the spatial resolution and sensitivity of PET scanner such as crystal size,detector geometry,positron range,photon noncollinearity and imaging reconstruction are discussed in detail.The depth of interaction effect which hinders the simultaneous achievement of PET spatial resolution and sensitivity are also discussed.Finally the recent progress made in the following areas of small animal PET instrumentation are introduced:(1) high density,short light decay constant and bright scintillator,(2) compact,high gain,good timing resolution,low bias voltage and MRI compatible silicon photomultiplier,(3) depth encoding detectors by using different methods,a detector using dual-ended readout,identifying 0.43 mm×0.43 mm×20 mm crystals and achieving a 2.4 mm depth of interaction resolution was introduced in detail,(4) small animal PET scanners using depth encoding detectors,a prototype scanner using high resolution dualended readout detectors and achieving an average of 0.55 mm spatial resolution in the whole field of view was introduced in detail.(5) MRI compatible small animal PET inserts and the advantage of simultaneous PET/MRI imaging,(6) image reconstruction and data correction of small animal PET,the filter back projection and iterative reconstruction algorithms are compared and a few key directions of PET image reconstruction will be presented.     

Sexual dimorphism in the human brain: evidence from neuroimaging

In recent years, more and more emphasis has been placed on the investigation of sex differences in the human brain. Noninvasive neuroimaging techniques represent an essential tool in the effort to better understand the effects of sex on both brain structure and function. In this review, we provide a comprehensive summary of the findings that were collected in human neuroimaging studies in vivo thus far: we explore sexual dimorphism in the human brain at the level of (1) brain structure, in both gray and white matter, observed by voxel-based morphometry (VBM) and diffusion tensor imaging (DTI), respectively; (2) baseline neural activity, studied using resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) and positron emission tomography (PET); (3) neurochemistry, visualized by means of neuroreceptor ligand PET; and (4) task-related neural activation, investigated using fMRI. Functional MRI findings from the literature are complemented by our own meta-analysis of fMRI studies on sex-specific differences in human emotional processing. Specifically, we used activation likelihood estimation (ALE) to provide a quantitative approach to mapping the consistency of neural networks involved in emotional processing across studies. The presented evidence for sex-specific differences in neural structure and function highlights the importance of modeling sex as a contributing factor in the analysis of brain-related data.     

一种控制明胶材料微浮雕结构线性蚀刻深度的新方法

提出了一种用于扩展固定配方明胶版蚀刻范围的新方法—预曝光蚀刻法(for-exposure mothod),并通过对光刻过程中各参量的控制,最终实现了用固定配方明胶版对多种不同线性深度微浮雕透镜列阵的蚀刻,该方法在蚀刻范围、蚀刻效果等方面都大大地优于传统的蚀刻方法.本文通过对比预曝光蚀刻法与常用的几种蚀刻方法,详尽的阐述了预曝光蚀刻法的原理及优点,为深浮雕光刻工艺的进一步发展奠定了基础.     

用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计

根据边缘光线原理,优化设计太阳电池及光伏系统的菲涅耳线聚焦聚光透镜.设计光学聚光率为18×,可用于空间、地面光伏系统的聚光系统.分析了其集光角特性,表明该菲涅耳线聚焦棱镜具有大的集光角(±7°).     

用于薄膜沉积的XeCl激基激光器研制

以镀制半导体薄膜、巨磁薄膜、金刚石及其它薄膜,外延生长及后续的光刻,激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的,设计、研制了脉冲放电激励的XeCl激基激光器.试验结果表明:激光脉宽18ns,单脉冲能量150mJ,矩形光斑大小2cm×1cm,束散角3mrad,最高重复频率5HZ.与同类激光器相比,具有结构简单、造价低廉、性能稳定等特点.