小动物正电子断层成像仪性能测试

设计了一系列实验对Concorde MicroPET Rodent R4小动物正电子断层成像系统(该系统是Concorde Microsystems公司开发的小动物专用PET扫描仪，该扫描仪具有32层探测器环，动物入口孔径为120mm，横向视野为100mm，轴向深度为78mm，标称的视野中央处的空间分辨率可达1.8mm以下)的空间分辨率、灵敏度、散射率等性能参数进行了测试，测试结果显示该扫描仪视野中心的横向空间分辨率为1.9mm, 轴向空间分辨率为1.88mm, 在能窗设定为250—750keV时系统的绝对灵敏度为39.88 cps/kBq, 同样能窗下二维重建散射分数为50.6%,三维重建散射分数为32.3%. 关键词： 正电子断层成像仪 性能测试     

应用蒙特卡罗模拟进行正电子发射断层成像仪散射特性分析

通过使用基于Geant4的蒙特卡罗模拟代码GATE对全身用全3D正电子发射断层成像仪和含有挡板的2D/3D小动物用正电子发射断层成像仪进行建模,系统地分析了3D采集条件下正电子发射断层成像仪的散射分数、散射分布、多次散射、视野外散射四个主要方面和2D采集条件下挡板对散射分数和散射分布的影响.针对全3D散射校正的难点: 多次散射和视野外散射,设计了附加实验,拟合得到了多次散射光子的百分比随体模横截面积变化的关系和不同环的位置受到视野外散射光子的影响;针对2D散射校正,对挡板引入的散射光子进行分离,单独分析, 关键词： 正电子发射断层成像仪（PET） 蒙特卡罗模拟 散射特性 散射校正     

正电子发射型计算机断层成像技术

 正电子发射型计算机断层成像(positronemissioncomputedtomograph简称PET),其原理是将含有发射正电子的放射性核素,如18F、11C、15O、13N等显像剂注入或吸入人体,通过探测正电子放射性核素衰变时产生的正电子与组织内电子湮灭产生两个能量相等、方向相反的γ光子,由计算机重建图像,显示人体代谢和生化等改变,被誉为活体的分了断层图像。因此PET能将人的思维、行为和脑化学联系起来,探讨、解释和定位人脑的功能活动,对于许多精神、情感、功能及运动障碍等功能性疾病,PET具有理论意义和实用价值。     

正电子医学成像

 自从1932年发现正电子以来,已经有70个年头了。从上世纪50年代初开始研究正电子医学成像以来,经过半个世纪的历程,目前正电子医学成像技术已发展成为现代医学影像技术的独具特色的重要组成部分,在医学临床诊断和对生命科学的研究方面发挥着重要作用。一、正电子与正电子放射性核素英国理论物理学家狄拉克于1928年从理论上预言了自然界中应当存在着反电子。这种反电子具有与普通电子(负电子)一样的静止质量和相等数量的电荷。所不同的是它所带的是正电荷,因此把这种反电子称为正电子。     

针孔单光子发射计算机断层成像的空间分辨率研究

针孔单光子发射计算机断层(SPECT)成像的空间分辨率通常是根据Anger经验公式来进行估算,与实际测量存在较大偏差.本文通过对针孔成像的物理过程进行分析,提出了一个近似度更高的计算公式.利用精确的蒙特卡罗方法模拟针孔SPECT成像,采用OSEM(ordered subsets expectation maximization)算法对投影数据进行图像重建,并与模具实验进行比较,验证了理论公式的适用性.同时还讨论了体素尺寸、几何映射获取投影矩阵以及探测器尺寸与成像物体尺寸比值对断层图像空间分辨率的影响.实验结果显示,该理论公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏小约10%,而Anger经验公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏大约60%.因此,该理论公式能更好地估算针孔SPECT成像的空间分辨率,可为针孔SPECT系统的设计和使用提供有价值的参考.     

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.     

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.     

有限方位扫描的光声断层成像分辨率研究

通过有限元仿真实验,定量地研究了有限方位扫描对反投影光声断层成像分辨率的影响,并且给出了有限方位扫描角与分辨率之间关系的经验公式.本文的研究结果对光声成像扫描轨迹设计、成像效果评估等具有参考价值. 关键词： 光声成像 有限方位扫描 分辨率 断层成像     

PET用新型深度编码探测器设计

平行性问题或作用深度问题影响着正电子放射层析系统(PET)的成象分辨率。本文提出和评价了一种二阶深度编码探测器,这个探测器是由两层LSO晶体和位置灵敏型光电倍增管(PS-PMT)组成,上层的晶体相对于下层的晶体的位置在X和Y方向上都有半个晶体阵列单元的错位,因为每个晶体的输出光的重心位置分布在PS-PMT上不同的位置,所以通过计算其重心位置就可在象平面上区别开每个晶体。根据PET系统的应用要求,我们验证了探测器的性能。伽马射线垂直入射时,上层晶体阵列的固有空间分辨率为1.15mmFWHM,下层晶体列阵为1.34mm FWHM.钠伽马辐射源的511keV能量峰处的平均能量分辨率对于下层晶体为19.7%,上层为23.6%.通过类似的技术亦可实现3阶、4阶深度编码探测器。     

体全息成像系统的深度分辨率特性分析

通过分析探测点光源在x、y、z轴偏移时的衍射光场分布,研究了以球面参考光和平面物光波记录的体全息透镜系统的成像特性.结果表明:探测点光源在z轴偏移,引起衍射场的显著变化,并且衍射成像光场分布不再为理想成像点,而是在成像面上呈现扩展分布,成像质量明显下降; 探测点光源在x、y轴偏移,衍射场变化不明显,成像质量无显著变化.     

A position resolution MRPC for muon tomography

Muon tomography is a promising method in the detection and imaging of high Z material. In general, considering the quality of track reconstruction in imaging, a detector of good position resolution, high efficiency and large area is required. This paper presents the design and study of a prototype of position sensitive MRPC with 0.15 mm narrow gas gap and 2.54 mm strip readout. Through a cosmic-ray experiment, the performance of MRPC module is carefully observed and each channel is calibrated. Through an X ray experiment with a narrow slit, the position resolution is studied. The results show that the time resolution of the module can reach 61ps and the spatial resolution can reach 0.36 mm.     

锗酸铋阵列探测器用于中子激发发射计算机断层扫描成像

中子激发发射计算机断层扫描成像对探测器有着较高的要求,为了探讨利用传统阵列探测器实现其应用的可行性,利用模拟的方法给出了锗酸铋（BGO）晶体阵列探测器的基本性能。对高能光子在单根BGO晶体中的能谱进行了分析,提出叠加相邻晶体信号以提高能量分辨率的修正方法。结果表明:此方法能够很大程度上优化输出能谱,并能够得到较好的空间分辨率。     

NSECT的锗酸铋阵列相邻信号叠加算法模拟研究

由于受激元素所辐射的光子能量范围主要集中在100 keV~6 MeV之间,因此通过基于此能量范围的射线源模拟实验研究了采用锗酸铋（BGO）阵列相邻信号叠加实现能量高分辨率的新方法并分析比较了其性能。结果显示：对于较高能的光子,若仅使用单根BGO晶体产生的信号时不可能得到较好的能量分辨率;而当使用BGO阵列将该单晶体产生的信号与相邻晶体产生信号相加,则能谱质量会变得更佳。对于能量分辨率为90 keV的能量窗,通过模拟得到平均固有空间分辨率为3.938 mm (FWHM)。     

遥感影像信息量与空间分辨率的关系研究

目前,关于影像信息量的研究大多是注重信息量的计算模型,很少涉及空间分辨率与信息量之间的定量关系。为了对不同空间分辨率的遥感影像进行定量化评定,以信息论和模糊数学为理论基础,信息熵为测度,通过计算不同空间分辨率水平的全色影像和多光谱影像的信息量,对信息量与空间分辨率的关系进行直接量化模拟。结果表明,影像信息量随着空间分辨率的降低呈指数降低,空间分辨率在原影像基础上每增加一倍,影像信息量相应增加3~5倍。     

锗酸铋阵列探测器用于中子激发发射计算机断层扫描成像

 中子激发发射计算机断层扫描成像对探测器有着较高的要求,为了探讨利用传统阵列探测器实现其应用的可行性,利用模拟的方法给出了锗酸铋（BGO）晶体阵列探测器的基本性能。对高能光子在单根BGO晶体中的能谱进行了分析,提出叠加相邻晶体信号以提高能量分辨率的修正方法。结果表明:此方法能够很大程度上优化输出能谱,并能够得到较好的空间分辨率。     

Improving spectral resolution in spatial encoding dimension of single-scan nuclear magnetic resonance 2D spin echo correlated spectroscopy

The spatial encoding technique can be used to accelerate the acquisition of multi-dimensional nuclear magnetic resonance spectra. However, with this technique, we have to make trade-offs between the spectral width and the resolution in the spatial encoding dimension (F1 dimension), resulting in the difficulty of covering large spectral widths while preserving acceptable resolutions for spatial encoding spectra. In this study, a selective shifting method is proposed to overcome the aforementioned drawback. This method is capable of narrowing spectral widths and improving spectral resolutions in spatial encoding dimensions by selectively shifting certain peaks in spectra of the ultrafast version of spin echo correlated spectroscopy (UFSECSY). This method can also serve as a powerful tool to obtain high-resolution correlated spectra in inhomogeneous magnetic fields for its resistance to any inhomogeneity in the F1 dimension inherited from UFSECSY. Theoretical derivations and experiments have been carried out to demonstrate performances of the proposed method. Results show that the spectral width in spatial encoding dimension can be reduced by shortening distances between cross peaks and axial peaks with the proposed method and the expected resolution improvement can be achieved. Finally, the shifting-absent spectrum can be recovered readily by post-processing.     

分幅变像管动态空间分辨率的标定

为了提高激光惯性约束聚变实验二维成像诊断的精密化程度, 提出了分幅变像管动态空间分辨率的标定方法. 标定原理是以直边函数为物, 经光学系统成像后求解系统的调制传递函数, 从而获得系统的空间分辨率. 在神光Ⅱ装置上利用八路激光打靶产生1-3.5 keV能区的连续X 射线标定源, 照射高Z刀边材料, 并成像到分幅变像管阴极上, 分幅变像管采用脉冲选通工作模式获得动态像. 对分幅变像管采集的动态图像进行处理得到系统的调制传递函数. 根据调制传递函数为0.1时对应的空间截止频率, 得到系统的空间分辨率为20 lp/mm. 根据分幅变像管的动态空间分辨理论, 计算系统的极限空间分辨率为22.8 lp/mm. 标定结果略低于极限空间分辨率, 与理论基本吻合. 根据传统标定方法得到该分幅变像管的静态空间分辨率为22 lp/mm, 比动态空间分辨率略高. 在二维成像诊断时, 分幅变像管工作于动态选通模式, 故动态空间分辨率的标定结果更能真实地反映其成像诊断能力.     

Time resolution of the bunch-shape detector with a thin-wire emission target

The time resolution of a new bunch-length detector based on the radio frequency (RF) scanning of the produced secondary electrons is calculated. A dedicated Monte-Carlo code by means of SIMION software is developed for accurate simulation of spread in the investigated secondary electrons transit times and image width. In calculation the initial energy distribution of electrons and the actual structure of accelerating and focusing electric fields were considered. It is shown that by using a thin-wire emission target a femtosecond time precision could be achieved using moderate applied voltages.