J-PET Framework: Software platform for PET tomography data reconstruction and analysis
J-PET Framework是一个用于数据分析的开源软件平台，用C++编写，基于ROOT包。它为重建、校准和滤波程序的实施以及正电子发射断层成像数据的用户级分析提供了通用环境。该库包含一组构建块，即使编程经验很少的用户也可以通过方便，简单且文档齐全的API将其组合成处理任务链。通用输入输出接口允许处理来自各种来源的数据：来自断层扫描采集系统或诊断设置（如数字示波器）的低级数据，以及高级断层扫描结构（如正弦图或响应线列表）。此外，该环境可以与蒙特卡罗模拟软件包，如GEANT和GATE，这是常用的医学科学界。
2020-05-27 cs.SE physics.ins-det physics.med-ph
Determination of the 3γfraction from positron annihilation in mesoporous materials for symmetry violation experiment with J-PET scanner
研究了各种介孔材料，以选择最佳材料用于需要高产率长寿命正电子素的实验。我们发现，用γ能谱和正电子湮没寿命谱（PAL）测定的3γ湮没分数在20%~ 25%之间变化。聚合物XAD-4中的3 γ分数和o-Ps形成概率最大。使用配备有能量色散X射线光谱仪EDS的扫描电子显微镜（SEM）进行的元素分析显示所研究的材料具有高纯度。
2016-02-17 nucl-ex physics.ins-det
Feasibility studies of the polarization of photons beyond the optical wavelength regime with the J-PET detector
J-PET是一种经过优化的探测器，用于通过塑料散射器记录来自电子正电子湮没的光子，其中光子主要通过康普顿散射相互作用。初级光子和散射光子两者的配准使得能够以特定概率在逐个事件的基础上确定初级光子的线性偏振。在这里，我们提出了定量结果的可行性，这种偏振测量的光子从衰变的正电子素与J-PET和探索的物理限制的分辨率的偏振测定511千电子伏光子通过康普顿散射。对于约82度的散射角（其中偏振测量的最佳对比度是理论上预测的），我们发现用于确定偏振的单事件分辨率约为40度（主要是由于康普顿效应的性质）。然而，对于大于一万个事件的样本，J-PET能够以大约几度的精度确定这些光子的相对平均偏振。所获得的结果为研究各种物理现象，如量子纠缠和测试的正电子素衰变的离散对称性打开了新的视角，并扩大了5个数量级的偏振测量的能量范围以外的光波长制度。
2018-09-27 physics.ins-det
Simulation studies of annihilation-photon's polarisation via Compton scattering with the J-PET tomograph
J-PET是第一台由塑料制造的正电子发射断层扫描仪（PET）。它被优化用于探测来自电子正电子湮没的光子。这样的光子具有511 keV的能量，主要通过康普顿效应与塑料蒸发器中的电子相互作用。康普顿散射最有可能在与相互作用光子的电场矢量正交的角度处发生。因此，多光子散射与J-PET的配准使得能够确定湮灭光子的偏振。在这方面的贡献，我们提出了估计的物理限制的准确性的偏振测定的$511$ ~keV光子的J-PET探测器。
2019-01-18 physics.ins-det
J-PET analysis framework for the prototype TOF-PET detector
新型TOF-PET扫描仪解决方案除了需要最先进的探测器外，还需要软件来快速处理收集的数据、监控整个扫描仪和重建PET图像。在这篇文章中，我们提出了一个分析框架的J-PET合作的Jagiellonian大学物理研究所开发的新型STRIP-PET扫描仪。该软件是基于ROOT包在许多粒子物理实验中使用。
2014-03-07 physics.data-an physics.ins-det physics.med-ph
Monte Carlo Simulation of RPC-based PET with GEANT4
电阻板室（RPC）是一种低成本的带电粒子探测器，具有良好的时间分辨率和潜在的良好的空间分辨率。RPC作为γ探测器，为正电子发射断层成像（PET）提供了一个应用机会。本文利用GEANT4模拟软件包研究了通过增加探测单元、改变各层厚度、选择不同的转换器和使用多间隙RPC（MRPC）技术来提高真实RPC PET模型对511keV光子探测效率的各种方法。讨论了这些因素之间的适当平衡。研究发现，虽然使用高原子序数材料的RPC可以达到更高的效率，但它们可能会导致空间分辨率差和本底水平高。
2014-02-19 hep-ex physics.ins-det
Status and Prospects of Discrete Symmetries Tests in Positronium Decays with the J-PET Detector
电子偶素是一个独特的实验室，研究标准模型中的基本对称性，空间反射（$\mathcal{P}$），时间反转（$\mathcal{T}$），电荷共轭（$\mathcal{C}$）及其组合。正电子素衰变中$\mathcal{C}$、$\mathcal{CP}$和$\mathcal{CPT}$对称性破坏的实验极限仍然比预期高几个数量级。对新研制的Jagiellonian正电子发射断层扫描仪（J-PET）进行了优化，用于记录电子正电子湮没产生的光子。它使测试的离散对称性衰变的正电子偶素原子通过确定的期望值的离散对称性奇算子。在这篇文章中，我们提出的J-PET探测器在提高离散对称性测试的当前精度的能力，并报告从第一次数据采集运行的分析数据的进展。
2018-11-25 nucl-ex physics.ins-det
Feasibility study of the time reversal symmetry tests in decays of metastable positronium atoms with the J-PET detector
本文报道了用J-PET探测器检验由正电子偶素原子构成的纯轻子系统在时间反转下对称性的可行性。本文讨论了T对称性检验的现状，着重讨论了轻子系统中几乎未被研究的部分。本文提出并讨论了利用J-PET寻找正电子偶素亚稳三重态衰变中末态观测量非零角关联T破坏的两种可能策略。与J-PET的试点测量和评估其在重建三光子衰变的性能的结果示出，随着其对检测器的灵敏度的影响的分析，用于确定T-违反敏感的可观的。
2018-04-19 hep-ex physics.ins-det
Simulating NEMA characteristics of the modular total-body J-PET scanner -- an economic total-body PET from plastic scintillators
本研究的目的是估计的经济全身Jagiellonian-PET系统（TB-J-PET）的性能特征构造的塑料制冷剂。这些特性是根据NEMA NU-2-2018标准使用GATE软件包进行估算的。模拟探测器由24个模块组成，每个模块由32个塑料闪烁体条（每个闪烁体条具有6 mm × 30 mm的截面和140 cm或200 cm的长度）构成，所述塑料闪烁体条以规则的24边多边形的两层布置，所述多边形外接直径为78.6 cm的圆。对于轴向视场（AFOV）为200 cm的TB-J-PET，实现了3.7 mm（横向）和4.9 mm（轴向）的空间分辨率。在30 kBq/cc放射性浓度下，预期NECR峰值为630 kcps，中心灵敏度为38 cps/kBq。SF估计为36.2%。SF和空间分辨率的值与最先进的临床PET扫描仪和第一台全身断层扫描仪（uExplorer和PennPET）获得的值相当。相对于AFOV在16 cm至26 cm范围内的标准PET系统，TB-J-PET的特征在于NECR增加约4倍，全身灵敏度增加12.6至38倍。TB-J-PET的TOF分辨率预期为CRT=240 ps（FWHM）的水平。对于轴向视野（AFOV）为140 cm的TB-J-PET，使用对比度恢复系数（CRC）和背景变异性参数表示NEMA IEC体模重建图像的图像质量。TB-J-PET相对于当前商业PET系统的全身灵敏…
2021-07-03 physics.ins-det physics.med-ph
Hit time and hit position reconstruction in the J-PET detector based on a library of averaged model signals
提出利用信号库中平均信号与测量信号的相似度，重建长闪烁体探测器击中时间与位置的新方法，并用 J-PET 双条原型实验数据完成初步验证。
2015-08-06 nucl-ex physics.ins-det
Three-dimensional image reconstruction in J-PET using Filtered Back Projection method
本文提出了一种在Jagiellonian PET断层机上进行图象重建的方法和初步结果。使用GATE（Geant 4应用断层扫描发射），511 keV光子与圆柱形探测器的相互作用。一对这样的光子，背靠背飞行，起源于1毫米球形源内的e+e-湮灭。命中的空间和时间坐标被涂抹使用检测器的实验分辨率。我们采用了3D滤波反投影算法，在STIR和TomoPy软件包中实现，这两种软件包的近似方法不同。在不包括飞行时间信息的情况下，使用STIR分别针对横向和纵向获得了~5/7，mm和~9/20，mm的点扩散函数的一致结果。
2017-10-30 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
Energy and Time Histograms: Fluxes determination in calorimeters
针对未来希格斯工厂高粒度量能器的电子学设计需求，本研究提出一款软件包，可基于模拟事件生成量能器不同组件的能量与时间直方图，并以ILD量能器为例验证了其在不同配置下的应用。
2024-03-11 hep-ex physics.ins-det
Trilateration-based reconstruction of ortho-positronium decays into three photons with the J-PET detector
这项工作报告了一种新的重建算法，允许重建的ortho-positronium原子的衰变成三个光子使用的地方和时间记录在探测器。该方法是基于三边测量，并允许同时重建的位置和时间的衰减。给出了基于蒙特卡罗模拟的J-PET探测器中的新重建的分辨率测试结果，在应用运动学拟合之后，其产生对于X和Y在2 cm水平（FWHM）的空间分辨率以及对于Z在1 cm水平（FWHM）的空间分辨率，其中，对于J-PET的当前分辨率可用。本文还讨论了这种方法在研究极化正电子衰变中光子角关联以满足CP和CPT离散对称性检验需要的前景。新的重建方法允许歧视的背景随机三光子符合，以及应用一种新的方法来确定的线性极化的ortho-positronium原子，这也是在这项工作中介绍。
2016-02-24 nucl-ex physics.ins-det
Electro-purification studies and first measurement of relative permittivity of TMBi
最近提出了一种新型的正电子发射断层成像（PET）探测器，它采用重质有机金属液体-三甲基铋（TMBi）作为靶材料。TMBi是透明液体，高Z元素铋占其质量的82%。511 keV湮没光子在检测器材料内有效地转换成光电子，从而在液体中产生切伦科夫光和自由载流子。虽然光学组件能够实现快速定时，但使用分段阳极的电荷读出可以提供准确的位置重建和能量确定。电荷测量需要高水平的纯化，因为任何负电性污染物都会导致信号衰减。除了纯度要求之外，TMBi的反应性质提出了许多挑战，需要满足这些挑战，直到可以实现用于PET应用的全功能检测器。本文提出了一种实验装置，其目的是通过静电过滤去除电负性杂质，并验证TMBi的性质，例如相对介电常数，用于其作为电荷读出的检测器介质的应用。
2022-12-19 physics.ins-det
Potential of the J-PET detector for studies of discrete symmetries in decays of positronium atom - a purely leptonic system
Jagiellonian正电子发射断层扫描仪（J-PET）是作为一种具有成本效益的扫描仪的原型，用于对整个人体进行同步代谢成像。经过优化，用于探测来自电子正电子湮没的光子，具有高时间分辨率和高角度分辨率，它构成了一个多用途探测器，为研究正电子素原子的衰变提供了新的机会。电子偶素是最轻的纯轻子体，衰变为光子。当原子被中心势束缚时，它是宇称本征态;当原子由一个电子和一个反电子构成时，它是电荷共轭算符的本征态。因此，正电子偶素是研究离散对称性的独特实验室，离散对称性的精度原则上受到预期在（~10 $^{-14}$）水平的弱相互作用和预期在（~10 $^{-9}$）水平的光子-光子相互作用的影响的限制。J-PET探测器能够通过确定离散对称性奇算子的期望值来执行轻子扇区中的离散对称性的测试，该离散对称性奇算子可以由正电子偶素原子的自旋以及源自其湮灭的光子的动量和偏振矢量来构造。在这篇文章中，我们提出的J-PET探测器的潜力，以测试的C，CP，T和CPT对称性的正电子素原子的衰变。
2016-02-16 nucl-ex physics.ins-det
Parameterised Geant4 simulation for total body PET research
本文提出一个参数化 Geant4 模拟软件包，用于在一致环境下比较不同轴向视场的全身 PET 设备性能，并通过与实验数据对比验证了模拟的准确性。
2023-11-28 physics.ins-det physics.med-ph
Time resolution of the plastic scintillator strips with matrix photomultiplier readout for J-PET tomograph
Jagiellonian正电子发射断层成像系统（J-PET）由30 cm长的塑料闪烁体条组成，最近对该系统的单个模块进行的测试已证明其适用于探测湮没量子（0.511 MeV），符合分辨时间（CRT）为0.266 ns。所实现的分辨率几乎是由一个因素的两个更好的相对于当前的TOF-PET探测器，它仍然可以改善，因为它是在这篇文章中所示的，时间分辨率的固有限制，用于确定时间的0.511 MeV的伽马量子在塑料闪烁器的相互作用是低得多。作为本文的重点，介绍了一种利用硅光电倍增器矩阵（SiPM）在闪烁体条两端记录多个光子时间戳的方法。作为模拟的结果，与SiPM的数量从4到42变化进行，它示出的定时分辨率的改善饱和与光电倍增管的数量的增加，并且在两端的2 × 5配置允许读取20个时间戳，构成了最佳的解决方案。所进行的模拟占的发射时间分布，光子传输和吸收内的闪烁体，以及量子效率和渡越时间扩散的光电传感器，并根据实验结果进行了检查。SiPM的2 x 5矩阵的应用允许在正电子发射断层成像中实现对于15 cm轴向视场（AFOV）的$\approx$ 0.170 ns和对于100 cm AFOV的$\approx$ 0.365 ns的符合分辨时间。该结果为构建具有成本效益的TOF-PET扫描仪开辟了前景，相对于当前的TOF-PET模式，该扫描仪具有显著更好的TOF分辨率和更大的AFOV。
2016-03-19 physics.ins-det physics.med-ph
A layered single-side readout DOI TOF-PET detector
我们正在探索一种基于闪烁器的探测器，它具有高灵敏度、DOI能力和单侧读出配置的时序分辨率。我们的理念结合了：1）具有以相对偏移堆叠的2+晶体阵列的设计，具有固有的DOI信息，但在传统的光共享读出的情况下没有显示出良好的定时性能。2)单晶阵列与光电探测器（PD）阵列一一耦合，具有良好的时序性能，但没有DOI。我们相信，交错设计的第一层与PD阵列一对一耦合的组合可以提供DOI和时序。在这里，通过光传输模拟的概念进行评估。结果表明：1）就DOI而言，第一层的一对一读出允许使用相对于PD和信号的单个阈值来精确提取多达4层的DOI。超过阈值的PD像素的数量对应于交互层。对于具有光共享读出方案的相同几何形状，相应的方法是不可能的。2)当采用2个光学光子的低阈值时，由于减小的晶体厚度，与单层相比，具有第一层的一对一读出的分层方法改善了接近PD的定时。在具有未抛光像素的4层设计中看到91、127、151和164 ps的单个检测器定时分辨率值，而具有一对一耦合的单个阵列为148 ps。3)对于具有光共享读出的分层设计，时序随着PD像素尺寸的增加而改善，其中对于一对一耦合对应物未观察到空间分辨率与时序之间的明显折衷。直接和准确的DOI确定，良好的定时性能和相对简单的设计相结合，使所提出的探测器的大脑专用DOI TOF-PET的有前途的候选人。
2020-07-07 physics.ins-det physics.med-ph
A novel method for the line-of-response and time-of-flight reconstruction in TOF-PET detectors based on a library of synchronized model signals
本文提出了一种新的闪烁体探测器命中时间和命中位置重建方法。该方法基于检测器信号与存储在针对闪烁点的一组明确定义的位置配准的同步模型信号库中的结果的比较。命中位置被重建为对应于来自库的与测量信号最相似的信号的命中位置。相互作用的时间被确定为所测量的信号与库中最相似的信号之间的相对时间。测量信号和模型信号的相似度被定义为在多维测量空间中表示测量信号和模型信号的点之间的距离。该方法的新颖性还在于所提出的模型信号同步的方式，使得能够直接确定从湮灭点到检测器的湮灭量子的飞行时间（TOF）之间的差异。使用通过J-PET探测器的双带原型和作为湮灭伽马量子源的$^{22}$ Na钠同位素获得的实验数据来验证所介绍的方法。探测器由尺寸为5 mm x 19 mm x 300 mm的塑料闪烁体带制成，在两侧光学连接到光电倍增管，利用所介绍的方法，建立了空间分辨率约为1.3 cm（$σ$），飞行时间分辨率约为125 ps（$σ$）的空间分辨率和飞行时间分辨率。
2015-02-10 nucl-ex physics.ins-det
Test of a single module of the J-PET scanner based on plastic scintillators
Jagiellonian大学的J-PET合作正在开发基于塑料反射器的飞行时间正电子发射断层成像扫描仪。所进行的研究的主要挑战在于制定一种方法，允许应用塑料衰减器来探测低能伽马量子。在这篇文章中，我们报告了一个由BC-420塑料闪烁体条（尺寸为5x19x300mm^3）制成的单个检测模块的测试，该模块由滨松R5320光电倍增管两端读取。使用来自68 Ge同位素的湮灭量子的准直束并应用串行数据分析仪（Lecroy SDA 6000 A）进行测量，所述串行数据分析仪能够以50 ps间隔对信号进行采样。原型模块的时间分辨率被建立为优于80 ps（sigma）的单级歧视。确定沿条带的命中位置的空间分辨率对于湮没量子被确定为约0.93cm（西格玛）。由湮灭量子经由康普顿散射沉积的能量E的分数能量分辨率总计为sigma（E）/E = 0.044/sqrt（E[MeV]），并且对应于康普顿边缘处7.5%的sigma（E）/E。
2014-08-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Fast Maximum Likelihood Positioning for a Staggered Layer Scintillation PET Detector
针对PET交错层闪烁探测器，本文提出无迭代快速MLP算法识别像素并估计能量，结合并行优化实现每秒约2250万单事件处理，并获得12±2% FWHM能量分辨率。
2025-03-17 physics.ins-det physics.med-ph
