使用Tpx3Cam（具有1.5 ns时间分辨率的时间戳光学相机）的符合速度图成像

用于SiPM定时与幅度测量的基于FPGA的TDC

FPGA-based TDC for SiPM Timing and Amplitude Measurements

Instituto de Ciencias Físicas, UNSAM-CONICET（物理科学研究所，UNSAM-CONICET）

本研究设计了一款基于Artix-7 XC7A35T FPGA的双通道TDC，可实现SiPM的定时与幅度测量，时间分辨率为$(19\pm1)$ ps，经测试可在不同模式下稳定工作，适用于光子计数相关场景。

2026-09-01physics.ins-det

通过优化闪烁体、光电探测器、读出电子学以及正交堆叠探测器构型中基于DOI的时间校正实现108 ps符合时间分辨率

108 ps coincidence time resolution through optimized scintillators, photodetectors, readout electronics, and DOI-based timing correction in orthogonally stacked detector configurations

Central Research Laboratory, Hamamatsu Photonics K. K.（滨松光子株式会社中央研究实验室）

该研究提出正交堆叠的xDetector构型，通过优化闪烁体、光电探测器、读出电子学及三维相互作用CTR校正，使系统CTR达108.6 ps FWHM，较传统探测器提升10.3%，有望助力TOF-PET性能提升

2026-08-10physics.ins-detphysics.med-ph

基于FPGA的用于BGO基飞行时间PET的数字化仪

FPGA-based digitizer for BGO-based time-of-flight PET

提出一种基于FPGA的BGO飞行时间PET数字化仪，独立处理闪烁与切伦科夫光子，结合TOT与TDC方法实现精确能量和时间测量，性能与示波器相当且具备多通道可扩展性。

2024-10-12physics.ins-detphysics.med-ph

用盖革模式APD探测亚10 ps最小电离粒子探测

Sub-10 ps Minimum Ionizing Particle Detection with Geiger-Mode APDs

硅像素探测器的重大进展，具有出色的定时性能，最近引起了社会的极大关注。在这项工作中，我们提出并讨论了使用最先进的盖革模式APD，也被称为单光子雪崩二极管（SPAD），最小电离粒子（MIP）的检测与一流的定时分辨率。SPAD采用标准CMOS技术实现，并集成了片上淬火和充电电路。两个设备在符合允许测量的时间的飞行时间的180 GeV/c动量介子的符合时间分辨率为22 ps的FWHM（9.5 ps高斯西格玛）。辐射硬度测量，也在这里介绍，突出了该系列设备的适用性，为广泛的高能物理（HEP）的应用。

2021-11-19hep-exphysics.ins-det

FRACAS大接受度mass spectrometer飞行时间探测系统的定时性能

Timing performances of a Time-of-Flight detection system for the FRACAS large acceptance mass spectrometer

在这项工作中，我们报告的时间飞行时间（TOF）装置的FRACAS大接受质谱计的时间性能，旨在测量的$^{12}$ C束强子治疗的碎裂截面。TOF系统由平行板雪崩计数器和闪烁探测器组成，用于创建用于碎片电荷识别过程的所谓的$Δ$ E-TOF图。从α源和$^{12}$ C束实验的测试中，我们测量到该装置的符合分辨时间低于300 ps。这些结果应导致在最终的设计，以确定所有的碎片产生的相互作用的$^{12}$ C离子与薄靶的能量高达400兆电子伏/核子。

2020-02-12nucl-exphysics.ins-det

SiPM读出电路时序性能研究

Study on Timing Performance of a Readout Circuit for SiPM

近年来，SiPM光电器件在基于飞行时间的正电子发射断层成像（TOF-PET）领域引起了广泛关注。利用它们构造具有良好符合时间分辨率（CTR）的PET探测器一直是研究的热点之一。本文设计了一种基于共基极电流放大器结构的SiPM读出前置放大器，并在前置放大器的基础上引入了零极点（PZ）补偿网络，研究了影响PET探测器时序性能的主要因素。通过实验测量，我们发现CTR与放大器带宽、SiPM偏置电压、比较器阈值以及PZ网络参数有很大关系。测试装置有两个检测器，一个带有与Hamamatsu SiPM（S12642-0404）耦合的LYSO晶体（3 mm 3 mm 10 mm），另一个带有与PMT-R9800耦合的LaBr 3。通过对读出电路的优化设计，得到了两个探测器之间的CTR为266 ps的半高宽。测试结果为下一步读出ASIC芯片的设计提供了指导。

2018-06-07physics.ins-det

金刚石探测器快速放大器的比较

Comparison of Fast Amplifiers for Diamond Detectors

化学气相沉积（CVD）金刚石探测器的发展要求新型的信号放大器，能够匹配这些探测器的高信噪比和时间响应。现有的放大器距离这一目标还很远，是整个系统噪声的主要贡献者，也是能量和时序分辨率下降的主要原因。我们测试了许多专为金刚石探测器读数设计的商用放大器，以确定特定应用的最佳解决方案。该应用需要低于100 keV的沉积能量阈值和在200 keV下200 ps量级的定时分辨率。没有一个被测放大器满足这些要求。这种应用的最佳解决方案是Cividec C6放大器，它允许100 keV的最小阈值，但其在200 keV的符合时间分辨率高达1.2 ns。

2013-10-03hep-exnucl-exphysics.ins-det

在DESY II试验光束设施上升级光束望远镜

Upgrading the Beam Telescopes at the DESY II Test Beam Facility

DESY II测试束流设施是现代高能物理探测器开发的关键基础设施，为LHC实验和Belle II以及通用探测器研发等用户群体提供1至6 GeV范围内的小动量扩散粒子。在所有三个测试光束区域中提供光束望远镜作为精确的跟踪参考，没有时间戳，具有触发读出和> 115 $μ$ s的读出时间。如果使用最高的可用速率，多个粒子在一个读出帧内穿过望远镜，从而产生不需要额外的定时层就无法解决的模糊性。目前正在研究和测试几项升级：首先，提出了一种快速单片像素传感器TelePix，以提供精确的跟踪定时和感兴趣区域的触发，以克服这一限制。TelePix是一款180 nm HV-CMOS传感器，由DESY、KIT和海德堡大学联合开发，并在KIT设计。在本出版物中，性能评估：两个放大器设计之间的差异进行评估。在可忽略的像素噪声率下，确定了高于99.9%的高命中检测效率与低于4 ns的时间分辨率相结合。最后，数字命中输出，以提供感兴趣的触发区域进行评估，并显示相对于传统的触发闪烁体以及良好的时间分辨率的短的绝对延迟。其次，已经提出了一种快速LGAD平面，以提供几个10 ps的时间分辨率，预计这将大大提高望远镜的定时性能。与加州大学圣巴巴拉分校合作确定了低于70 ps的时间分辨率。

2022-08-23hep-exphysics.ins-det

用于MAMI Kaos谱仪的大规模FPGA触发和无死区DAQ系统

A Large-Scale FPGA-Based Trigger and Dead-Time Free DAQ System for the Kaos Spectrometer at MAMI

Kaos光谱仪由美因茨微波加速器MAMI的A1合作组维护，重点研究（e，e 'K ^+）符合反应。对于其电子臂，光纤阵列的两个垂直平面（每个垂直平面包括大约10000根光纤）在接近零度散射角并且靠近电子束的情况下操作。该仪器安装了一个几乎无死区的数据采集系统，由96通道前端板采集144个多阳极光电倍增管的信号，经双阈值甄别器数字化，由最先进的F1时间-数字转换芯片提取信号时间。为了最大限度地降低背景速率，在新开发的Vuprom模块中实施了复杂的触发逻辑。该触发器执行噪声抑制、信号簇发现、粒子跟踪和符合定时，并且可以扩展用于运动学匹配（e 'K ^+）符合。整个系统的设计可以处理4000多个读出通道，并能满足谱仪中的高电子通量和探测器的高计数率要求。2009年在MAMI成功进行了束流测试。

2011-05-01nucl-exphysics.ins-det

增强型光学相机采用Timepix4读出

Intensified optical camera with Timepix4 readout

Amsterdam Scientific Instruments（阿姆斯特丹科学仪器）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Florida International University（佛罗里达国际大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）

基于Timepix4芯片的增强型光学相机实现了亚纳秒级时间分辨单光子成像，显著提升了时间精度和数据吞吐量。

2025-12-18physics.ins-detphysics.optics

一种优化高纯锗探测器时间分辨率的高效机器学习方法

Efficient Machine Learning Approach for Optimizing the Timing Resolution of a High Purity Germanium Detector

University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）

我们在这里描述了一种有效的基于机器学习的方法，用于提取波形的到达时间的参数的优化，特别是那些由60立方厘米的同轴高纯锗探测器（HPGe）的511 keV湮灭伽马射线的检测所产生的。该方法利用一种称为自组织映射（SOM）的人工神经网络（ANN），根据其上升沿的形状对HPGe波形进行聚类。通过最小化HPGe信号和BaF 2闪烁探测器产生的信号之间的时间差来找到属于特定簇的HPGe波形的最佳定时参数。将这些可变定时参数应用于HPGe信号，在511 keV光峰值（定义为511 +- 50 keV）处实现了约4.3 ns的伽马符合定时分辨率，并且对于整个伽马光谱实现了约6.5 ns的定时分辨率-而不会拒绝任何有效脉冲。这种定时分辨率接近模拟核电子学获得的最佳结果，而没有模拟优化过程的相应复杂性。我们进一步证明了机器学习方法的普遍性和有效性，通过将该方法应用于在样品上注入高能正电子后生成次级电子飞行时间谱。

2020-03-31cond-mat.mtrl-scics.LGhep-ex

研究BGO中康普顿散射的时间行为以用于时间飞行PET

Investigating the Timing Behavior of Compton Scattering in BGO for Time-of-Flight PET

Seoul National University（首尔大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Brightonix Imaging Inc.（Brightonix成像公司）

本研究探讨BGO中康普顿散射对TOF-PET时间分辨的影响，发现InterCS事件显著降低时间分辨率，需采用时间感知的像素时间戳策略以维持性能。

2025-11-25physics.ins-detphysics.med-ph

高能物理技术在医学影像领域的贡献

Contribution of high energy physics techniques to the medical imaging field

本研究的目的是展示如何通过正电子发射断层成像（PET）将类似于LHC和ILC实验所预见的紧凑、无损和“飞行时间”（TOF）的先进电子概念公平、轻松地转移到医学成像领域。作为一个希望的解释，PET相机读出电子，即死区时间和定时分辨率的两个压倒一切的弱点，进行了研究分析，目前致力于这项任务的蒙特卡洛模拟器。结果表明，通过大大降低低于纳秒的定时分辨率，还有提高计数率的空间。本文提出的PET新的电子学方案部分受到高能物理学的长期经验的启发，后者的要求是强制性的。它的结构完全流水线结合到整个检测器的像素，应该允许死区时间被抑制，而专用定时通道的缺乏将消除对定时分辨率的优势贡献。对于定时的常见解决方案，将替代最佳滤波方法，该方法显然是一个很好的候选者，因为如果信号的形状是已知的，并且有足够的样本以足够的精度可用，则可以实现几十皮秒的定时分辨率。第一次调查产生了令人鼓舞的结果，作为一个采样频率为50 MHz的7位精度似乎足以确保500 ps的符合定时分辨率计划。在这一点上，将有一个婴儿的一步，从TOF实现的设计和巨大的噪声方差增强，将随之而来。

2006-10-27physics.ins-det

利用超导锥形纳米线探测器分辨光子数

Resolving photon numbers using a superconducting tapered nanowire detector

时间和数量分辨光子探测是光子量子信息处理的关键。现有的光子数分辨（PNR）探测器通常具有有限的定时和暗计数性能，或者需要复杂的制造和操作。在这里，我们展示了一个PNR检测器在电信波长的基础上，一个单一的超导纳米线与集成阻抗匹配锥。原型设备能够分辨多达五个吸收的光子，并且具有16.1 ps的定时抖动，<2 c.p.s.。器件暗计数率，$\sim$ 86 ns复位时间，以及1550 nm处5.6%的系统检测效率（无腔）。单光子和双光子响应之间的特殊区别是符合计数的理想选择，并使我们能够直接观察到从Hong-Ou-Mandel干涉仪的单个输出端口的光子对的聚束。这种探测器结构可以提供一个实用的解决方案，需要高的时间分辨率和少光子歧视的应用。

2019-11-21physics.ins-detphysics.opticsquant-ph

用于TOF-PET和质子射程验证的块状CsPbBr3晶体中基于光的快速定时技术

Light-Based Fast Timing in Bulk CsPbBr3 Crystals for TOF-PET and Proton Range Verification

本研究针对半导体探测器时间分辨率差的问题，提出利用CsPbBr3晶体中的切伦科夫光提升定时性能，经模拟与实验验证获得419 ps FWHM的符合时间分辨率，证实其在快速定时及三维定位方向的应用可行性。

2025-04-29physics.ins-detphysics.med-ph

用DRS4系统进行数字时间分辨的研究

Study of time resolution by digital methods with DRS4 system

本文介绍了一种新的数字脉冲处理（DPP）系统，该系统基于多米诺环采样器第四版（DRS 4），具有良好的时间分辨率，可用于溴化镧探测器，并报道了处理探测器原始信号的不同数字时序分析方法。该系统采用8通道DRS 4芯片作为读出电路和采集系统，对XP 20 D 0光电倍增管（PMT）输出信号进行处理。光电倍增管与LaBr 3闪烁体耦合，并放置在放射性正电子22 Na源的相对侧，用于511 keV伽马射线测试。通过对该系统采集的原始数据进行分析，采用数字恒分数鉴别（dCFD）方法获得的最佳符合定时分辨率约为194.7ps（FWHM），优于其他数字方法和基于传统模拟系统的分析方法。结果表明，利用飞行时间（TOF）对正电子发射断层成像（PET）中的正电子湮没进行更好的定位是一种很有前途的方法，也适用于闪烁计时测量，如用于粒子识别的TOF-DeltaE和TOF-E系统，具有皮秒精度的计时测量。此外，与其他系统相比，该系统更简单和方便。

2015-10-16physics.data-anphysics.ins-det

在ELI上使用Timepix3光学相机研究无基底纳米颗粒的超快动力学

Studies of ultrafast dynamics in substrate-free nanoparticles at ELI using Timepix3 optical camera

Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Florida International University（佛罗里达国际大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）；Technical University of Applied Sciences（应用技术科技大学）

本文提出改进的Timepix3光学相机方法，用于研究无基底纳米颗粒在ELI的超快动态行为，克服高占用率条件下的读出限制。

2026-01-09physics.ins-det

重新思考时间残差：利用显式TOF校正推进PET探测器

Rethinking Timing Residuals: Advancing PET Detectors with Explicit TOF Corrections

Institute of Imaging and Computer Vision (LfB), RWTH Aachen University（成像与计算机视觉研究所（LfB），亚琛工业大学）；Department of Physics of Molecular Imaging Systems (PMI), Institute for Experimental Molecular Imaging, RWTH Aachen University（分子成像系统物理系（PMI），实验分子成像研究所，亚琛工业大学）；Institute of High Energy Physics (HEPHY), Austrian Academy of Sciences（高能物理研究所（HEPHY），奥地利科学院）；Hyperion Hybrid Imaging Systems GmbH（Hyperion混合成像系统有限公司）

本研究提出一种基于残差的物理校准方法，通过显式时间残差定义训练机器学习模型直接预测校正值，将PET探测器定时性能从371 ps提升至281 ps，并简化数据采集、减小模型规模。

2025-04-22cs.LGphysics.ins-det

碳治疗中的提示伽马计时：与TIARA探测器的首次实验结果

Prompt Gamma Timing in Carbon Therapy: First Experimental Results with the TIARA Detector

Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；LPSC-IN2P3 UMR 5821（格勒诺布尔粒子物理与核物理实验室）；Aix-Marseille Univ（艾克斯-马赛大学）；CPPM（马赛粒子物理中心）；Centre Antoine Lacassagne (CAL)（安托万·拉卡萨涅中心）；Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO)（国家肿瘤重离子治疗中心）

本研究利用TIARA探测器首次验证了碳离子束的提示伽马计时技术，实现了优于质子的分辨率和精度，但需调整探测器配置以应对二次质子背景。

2026-10-09physics.ins-detphysics.med-ph

用于具有离子飞行时间重合的光电子的直接、高分辨率3D动量测量的平凸厚透镜速度图成像设备

A plano-convex thick-lens velocity map imaging apparatus for direct, high resolution 3D momentum measurements of photoelectrons with ion time-of-flight coincidence

自诞生以来，速度图成像（VMI）一直是强激光场产生的光电子的二维动量分布测量的有力工具。人们一直有兴趣通过重建或直接方法将其扩展到3D测量中。最近，许多工作已致力于后者，特别是通过电子飞行时间（TOF）的第三动量分量。这里的技术挑战是具有足以解析窄（< 10 ns）电子TOF扩展中的结构的定时分辨率。在这里，我们建立在VMI透镜设计和三维VMI测量领域的工作，通过使用平凸厚透镜VMI结合事件驱动相机（TPX 3CAM）提供TOF信息的高分辨率三维电子动量测量。我们进行模拟表明，与一个网状电极添加到厚透镜VMI几何形状，形成一个平凸的静电场，扩展可检测的电子截止能量范围，同时保持高分辨率。此外，厚透镜还扩展了电子TOF范围，这允许沿该轴的动量的更好分辨率。我们实验证明了这些能力，通过检查以上阈值电离氙的设备被示出收集电子的能量高达$\sim$ 7 eV的飞行时间扩展$\sim$ 30 ns，这两个是以前的工作的改进因子分别为$\sim$ 1.4和$\sim$ 3.75。最后，PCTL-VMI配备了一个符合离子TOF光谱仪，它被证明可以有效地提取独特的三维动量分布的气体混合物内的不同离子种类。这些技术有潜力借给自己更先进的测量，特别是涉及系统的电子动量分布具有非平凡的对称性，需要高分辨率。

2022-09-23physics.atom-phphysics.ins-det

使用PETsys TOFPET2 ASIC评估套件进行的初始测量和ASIC TDC的表征

Initial Measurements with the PETsys TOFPET2 ASIC Evaluation Kit and a Characterization of the ASIC TDC

对于第一个表征，我们使用了两个KETEK-PM 3325-WB SiPM，每个SiPM配备有与PETsys TOFPET 2 ASIC评估套件一起提供的3x 3x 5 mm ${}^3$ LYSO闪烁晶体。我们将定时分支中的两个阈值（D_T1）中的较低者从vth_t1 = 5 - 30改变。过电压在1.25 V - 7.25 V范围内变化。环境温度保持在16°C。对于所有测量，我们进行了能量校准，包括饱和度校正。评价了能量分辨率、符合分辨时间（CRT）和符合率。在6V的过电压下，获得了约10%FWHM的能量分辨率，约210 ps FWHM和400 ps FWTM的CRT，符合率只有约5%的微小变化。为了研究环境温度的影响，其在12°C - 20°C之间变化。在12°C和6.5 V的过压下，CRT约为可测到195 ps的半高宽和9.5%的能量分辨率。更详细地研究了在时间差谱中观察到的卫星峰。我们可以证明，卫星峰的位置与触发电路中的可编程延迟元件相关。

2018-11-28physics.ins-detphysics.med-ph

GaN:Si和ZnO:Ga用于位置分辨快定时应用的表征

Characterization of GaN:Si and ZnO:Ga for position-resolved fast timing applications

E.O. Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Gamma Reality Inc.（伽马现实公司）

本文表征了GaN:Si和ZnO:Ga两种快速晶体无机闪烁体，用于高性能定时、位置和能量分辨率的真空α探测，提出它们作为关联粒子成像系统中α探测器的替代品，并展示了优于传统YAP:Ce的定时分辨率。

2026-06-23nucl-exphysics.ins-det

利用暗计数表征基于 SiPM 的单片中子散射相机

Characterization of a SiPM-based monolithic neutron scatter camera using dark counts

本文设计并表征一种基于 SiPM 的 EJ-204 单片中子散射相机，测量暗计数、光学串扰和定时性能，并提出纳入相关噪声的改进事件重建似然函数。

2024-02-29physics.ins-det

利用增强学习改进正电子发射断层扫描探测器的时间分辨率——一种残差物理方法

Improving the Timing Resolution of Positron Emission Tomography Detectors Using Boosted Learning -- A Residual Physics Approach

RWTH Aachen University（亚琛工业大学）

本文提出将机器学习与残差物理相结合的方法优化PET探测器，利用梯度树增强和物理引导数据生成，将19 mm临床探测器的符合时间分辨率提升超过20%，达到185 ps。

2023-10-26cs.LGphysics.ins-detphysics.med-ph

LYSO-SiPM 闪烁脉冲动力学的统一分析框架

A Unified Analytical Framework for LYSO-SiPM Scintillation Pulse Dynamics

Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan National Laboratory for Optoelectronics（武汉光电国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）

该研究提出 LYSO-SiPM 闪烁探测器的统一分析框架，关联各过程并经实验验证，能预测波形与计时极限，加深对探测器响应的物理理解。

2026-08-07physics.ins-detphysics.med-ph

基于FPGA的高精度与高准确度时间数字转换器的交叉检测与双侧监测方案

Cross-Detection and Dual-Side Monitoring Schemes for FPGA-Based High-Accuracy and High-Precision Time-to-Digital Converters

本研究提出基于FPGA的CD-DSM TDC设计，通过交叉检测减少气泡并利用双侧监测校准，实现了6.1 ps平均bin大小和3.8 ps均方根，显著提升了时间分辨率、线性度与稳定性。

2024-10-12eess.SPphysics.ins-detphysics.med-ph

中子辐照至6 e15 HPK的性质

Properties of HPK UFSD after neutron irradiation up to 6e15 n/cm2

在本文中，我们报告的结果，从超快硅探测器（UFSD）的中子辐照活动的注量为1 e14，3e 14，6 e14，1 e15，3e 15，6 e15 n/cm 2。本研究中使用的UFSD是圆形50微米厚的低增益雪崩探测器（LGAD），具有1.0 mm直径的有源区。它们已经由日本的Hamamatsu Photonics（HPK）生产，具有在10-100范围内的辐射前内部增益，这取决于偏置电压。传感器在辐照前和辐照后用来自基于90 Sr的\b{eta}源的最小电离粒子（MIP）进行测试。在-20 ℃和-30 ℃下测量了漏电流、内部增益和定时分辨率随偏置电压的变化。时间分辨率是从时间差中提取的，同时使用第二个校准的UFSD，两者都使用常数分数法。增益对辐照能量密度的依赖性与受主去除的概念一致，并且增益从辐照前的约80降低到6 e15 n/cm 2的能量密度后的7。因此，发现定时分辨率从20 ps劣化到50 ps。结果表明，最准确的时间分辨率是在一个恒定的分数线（CFD）阈值的值，用于确定的到达时间随注量变化，从10%预辐射到60%，在最高的注量。辐照引起的脉冲形状的关键变化，即（i）脉冲形状对初始非均匀电荷沉积的敏感性降低，（ii）上升时间缩短和（iii）脉冲高度降低，与WF 2模拟程序进行了比较，发现结果一致。

2020-04-10hep-exphysics.ins-det

用于Nab实验的硅探测器中低能电离信号的表征

Characterization of Low-energy Ionization Signals in Silicon Detectors for the Nab Experiment

North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Triangle Universities Nuclear Laboratory（三角大学核实验室）；University of Manitoba（曼尼托巴大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）

Nab实验旨在高精度测量自由中子β衰变中的β反中微子角关联，通过定制硅探测器检测电子和质子。利用专用加速器，研究探测器对不同能量质子的响应，提取杂质密度分布，建立定时响应模型，降低质子定时系统不确定性，满足实验需求。

2026-07-17physics.ins-det

100 ps TOF用于强子治疗的在线距离监测探测系统

A 100 ps TOF Detection System for On-Line Range- Monitoring in Hadrontherapy

强子疗法治疗的准确性目前受到离子射程不确定性的限制。为了充分利用这种技术的潜力，我们提出了一种新的系统的开发，用于在线控制粒子治疗，基于TOF分辨（飞行时间）提示伽玛（PG）成像与100 ps的时间分辨率。我们的目的是检测在会话开始时的前几个照射点内的质子范围相对于治疗计划的可能偏差。该系统由一个基于金刚石的束hodoscope单质子标记，在时间上与一个或多个伽马探测器放置在病人的下游一致操作。在到达描迹器中的质子时间与PG检测时间之间的TOF提供了对患者中的质子范围的间接测量，其精度与系统时间分辨率严格相关。将一个~38 cm $^{3}$ BaF 2探测器放置在距离非均匀PMMA靶15 cm处，我们获得了101 ps（rms）的符合时间分辨率。该系统允许我们测量PMMA靶内空气腔的厚度和位置，以及相关的质子范围偏移：在单个大照射点（~10个$^{8}$质子）内，可以在2个$σ$置信水平下检测到3 mm的偏移。我们目前正在构思一个多通道PG定时探测器与三维目标覆盖。每个像素将提供PG检测时间及其命中位置，其可用于重建患者中PG顶点的3D分布。我们的方法不需要准直，并允许显着提高检测效率。由于信号检测和背景抑制都基于TOF，因此可以放松对能量分辨率的约束以进一步提高时间分辨率。

2020-01-20physics.ins-detphysics.med-ph

J-PET层析成像仪用矩阵光电倍增管读出的scintillator塑料条的时间分辨率

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。

2016-03-19physics.ins-detphysics.med-ph

基于单片集成电路和ASIC读出的TOF-PET探测器特性研究

Characterization of TOF-PET Detectors Based on Monolithic Blocks and ASIC-Readout

这项工作的目的是显示耦合到大型SiPM阵列的单片晶体的潜在能力，被认为是PET扫描仪实现飞行时间（TOF）功能的检测器块。单片块允许解码3D光子撞击位置。这种方法与TOF信息一起，在使用典型环配置的临床正电子发射断层成像（PET）应用中具有很高的意义。在这篇手稿中，我们评估了一个基于ASIC的读出数字化来自模拟光电传感器的所有信号。一对一耦合的验证结果导致202 ps FWHM的重合时间分辨率（CTR）。然而，当使用基于单片晶体的检测器时，提供定时分辨率是具有挑战性的。闪烁光在光电传感器上的广泛分布导致差的SNR，这使得系统对错误触发和时间游走误差敏感。在这个方向上，我们提出了一种校准方法，旨在纠正所有记录的时间戳，并补偿所有通道之间的时间路径的变化。此后，对于所有测量，观察到接近45%的CTR改善。此外，我们展示了一种新的方法，该方法描述了使用平均方法来为每个伽马影响分配单个时间戳。这种方法导致CTR在100 ps FWHM范围内的进一步改善，当使用耦合到8x8 SiPM（6x6 mm2）阵列的大的50x50x10 mm3 LYSO闪烁体时，达到585 ps FWHM的时间分辨率。这些试点研究显示了使用单片放大器时探测器关于TOF信息的能力。

2018-06-22physics.ins-det

CRYSP：基于低温铯碘晶体的全身PET

CRYSP: a Total-Body PET based on cryogenic cesium iodide crystals

Donostia International Physics Center（多诺斯蒂亚国际物理中心）；Ikerbasque (Basque Foundation for Science)（伊克拉巴斯基（巴斯克科学基金会））；Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M), Centro Mixto CSIC - Universitat Politècnica de València（分子成像仪器研究所（I3M），CSIC-瓦伦西亚理工大学联合中心）；Universidad del País Vasco (UPV/EHU)（巴斯克大学）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC & Universitat de València（粒子物理研究所（IFIC），CSIC与瓦伦西亚大学）

CRYSP利用低温铯碘晶体实现高灵敏度全身PET，提供低成本高性能的成像解决方案。

2026-01-02physics.ins-detphysics.med-ph