Development of Transition-Edge Sensor X-ray Microcalorimeter Linear Array for Compton Scattering and Energy Dispersive Diffraction Imaging
我们提出了一个带过渡边缘传感器微量热线性阵列探测器开发的能量色散X射线衍射成像和康普顿散射的应用。原型探测器是一个阵列的20个过渡边缘传感器与吸收器在带状几何形状安排在一个线性阵列。我们讨论了开发这种阵列所需的制造步骤，包括Mo/Cu双层，Au电镀和SiNx膜的长条的原理证明制造。我们证明了带的几何形状对X射线脉冲响应的最小不必要的影响，并显示1/脉冲高度和脉冲衰减时间与吸收体长度的线性关系。对于研究的吸收体长度，初步测量显示能量分辨率为40 eV至180 eV附近的17千电子伏。此外，我们表明，到冷浴的热流几乎是独立的吸收器面积，并取决于SiNx膜的几何形状。
2019-11-28 physics.ins-det
A computer-vision aided Compton-imaging system for radioactive waste characterization and decommissioning of nuclear power plants
本文提出一种用于核电站放射性废物表征的计算机视觉辅助康普顿成像系统，结合最大似然期望最大化算法提升图像分辨率并缩短测量时间，经现场验证达TRL7级，实现3D断层重建，为核工业废物管理提供创新方案。
2024-11-12 physics.ins-det
Towards Real Time Compton Imaging in Demanding Conditions
针对高计数率下康普顿相机的实时成像需求，通过并行化事件预处理和3D反投影算法，并采用多种优化策略，在Intel和NVIDIA硬件上实现高效处理，为严苛条件下的实时成像提供可行方案。
2024-11-07 physics.comp-ph physics.ins-det
The effects of intra-detector Compton scatter on zero-frequency DQE for photon-counting CT using edge-on-irradiated silicon detectors
背景：边缘照射硅探测器目前正在研究用于光子计数CT应用。硅的低原子序数导致大量的入射光子在检测器中被康普顿散射，从而沉积它们的能量的一部分并且可能被多次计数。虽然康普顿散射的物理学是建立良好的，康普顿相互作用的影响，在检测器上的图像质量的边缘上照射的硅探测器仍然没有得到彻底的研究。目的：研究和解释康普顿散射对采用边缘照射硅探测器的光子计数CT的零频DQE的影响。研究方法：我们扩展了现有的Monte Carlo模型的边缘照射硅探测器开发投影和图像域的性能指标，纯密度和纯光谱成像任务。我们表明，探测器的最低能量阈值可以作为一个有效的初级计数和康普顿散射引起的串扰的抑制剂。我们研究的功能的最低阈值能量的发展指标。结果：密度成像性能作为投影和图像域中最低阈值的函数单调下降。光谱成像性能在0和10 keV之间有一个平台，此后单调下降，在投影和图像域。结论：康普顿相互作用对边缘辐照硅探测器的密度成像性能有重要贡献。与所研究的探测器拓扑结构，计数初级康普顿相互作用的好处超过在所有较低的阈值能量的多个计数的惩罚。康普顿相互作用也有助于显着的光谱成像性能的测量能量超过10千电子伏。
2022-06-08 physics.ins-det physics.med-ph
Tomographic Imaging by a Si/CdTe Compton Camera for In-111 and I-131 Radionuclides
利用核医学中常用的放射性核素（例如$^{111}$ In（171和245 keV）和$^{131}$ I（364 keV））的断层摄影成像对于医学应用和小动物成像具有很高的需求。Si/CdTe Compton相机具有高角度和高能量分辨率，是一种特别有前途的探测器，可以将成像的能量覆盖范围扩展到覆盖这些放射性核素发射的伽马射线的范围。在这里，我们通过使用由$^{111}$ In和$^{131}$ I的多个球形溶液组成的三维体模进行实验，以41 mm的距离放置直径为2.7 mm，从而迈出了近距离成像的第一步。使用简单的反投影方法，对于$^{111}$ In和$^{131}$ I，分别以11.5 mm和9.0 mm（FWHM）的空间分辨率再现源的位置。我们发现，LM-MLEM方法给出了更好的分辨率为4.0 mm和2.7 mm（FWHM）。我们解决源位置的四面体结构与源到源的分离为28毫米。这些研究结果表明，康普顿相机有潜力的近距离成像的放射性同位素分布的能量范围低于400千电子伏。
2021-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
MPGDs in Compton imaging with liquid-xenon
辐射与液体氙的相互作用，诱导闪烁和电离信号，是特别感兴趣的康普顿序列重建。我们报告的发展和最近的结果，液体氙时间投影室，致力于一种新的核成像技术命名为“3伽玛成像”。在第一个原型中，闪烁被真空光电倍增管检测到，电荷被MICROMEGAS结构收集;两者都完全浸没在液体氙中。鉴于最后的大面积探测器，并与最大限度地减少死区的目的，我们正在研究一种气体光电倍增管记录的紫外闪烁光子。原型的概念，以及在液体氙的初步结果。我们还提出了软X射线测试结果的气体光电倍增管的原型制成的双厚气体电子倍增管（THGEM）在正常的温度和压力条件下。
2009-09-17 physics.ins-det physics.med-ph
Coded Aperture and Compton Imaging for the Development of $^{225}$Ac-based Radiopharmaceuticals
为解决传统成像灵敏度不足的问题，提出利用编码孔径和康普顿成像对临床前小动物体内$^{225}$Ac子体进行成像，首次成功实现可视化和量化，推动了放射性药物研究。
2023-04-06 physics.ins-det physics.med-ph
Three-dimensional Compton imaging of undepleted volumes of germanium detectors
Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；University of North Carolina（北卡罗来纳大学）；Triangle Universities Nuclear Laboratory（三角大学核实验室）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
本研究通过康普顿成像技术首次获得锗探测器未耗尽体积的三维图像，并用于推导杂质密度分布。
2026-09-30 physics.ins-det
Establishment of Imaging Spectroscopy of Nuclear Gamma-Rays based on Geometrical Optics
自从核γ射线被发现以来，其成像一直局限于伪成像，如康普顿照相机（CC）和编码掩模。伪成像不保留沿射线的物理信息（强度或光学中的亮度），因此只能对明亮物体进行定性成像。为了获得定量成像，实现几何光学的相机是必不可少的，这对于核MeV伽马来说，只有通过完全重建康普顿过程才有可能。最近，我们发现，"电子跟踪康普顿相机"（ETCC）提供了一个定义良好的点扩散函数（PSF）。入射伽马的信息通过点扩散函数沿射线保持，这等效于几何光学。在这里，我们提出了一个成像光谱测量与ETCC。我们的研究结果突出了固有的困难与CC在执行准确的成像，并表明，ETCC克服了这个问题。成像能力还有助于ETCC在没有屏蔽结构的情况下将噪声水平显著抑制约3个数量级。此外，完全重建的康普顿过程与ETCC提供光谱的康普顿边缘。这些结果标志着第一次基于真正的几何光学对核γ射线进行正确成像。
2017-02-06 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Imaging performance of a Single-Plane Readout Compton Camera
University of Zagreb（萨格勒布大学）
本研究提出并验证了一种单平面读出架构的紧凑型康普顿相机，通过光导耦合简化设计，利用模拟与实验优化，实现对511和662 keV伽马射线的高效成像，角分辨率达12.4°至16.8°。
2026-11-13 physics.ins-det
Investigation of the spatial resolution of PET imaging system measuring polarization-correlated Compton events
本文开发了基于单层康普顿偏振仪测量偏振关联湮灭量子的新型PET演示系统，首次仅用关联湮灭事件重建Ge-68线源图像，并测定其空间分辨率且与光电事件结果对比，验证该方法提升图像质量的潜力。
2024-09-02 physics.ins-det physics.med-ph
First Pilot Tests of Compton Imaging and Boron Concentration Measurements in BNCT Using i-TED
针对硼中子俘获治疗（BNCT）剂量测定难题，本研究利用i-TED康普顿相机开展首批试点实验，实现了硼浓度实时测量与剂量分布成像，验证了其在BNCT剂量监测中的应用潜力。
2025-01-21 physics.ins-det physics.med-ph
Monte Carlo study of a 3D Compton imaging device with GEANT4
在本文中，我们调查，详细的蒙特卡罗模拟的基础上Geant 4，新的方法[Nucl.Instrum.2004]。方法A588（2008）457]采用光子散射进行三维成像。使用单色且良好准直的伽马射束来照射待成像的对象，并且通过周围的锗条检测器来检测康普顿散射的光子。高精度地测量了光子的碰撞位置和能量，并计算了沿束轴的散射位置。我们研究这种技术的应用的情况下，脑成像，但结果也可以应用于一个较轻的对象，与局部的密度变化，是嵌入在一个更密集的容器的情况下。我们在这里报告可达到的灵敏度作为一个函数的光束能量，深度内的对象和大小和密度的夹杂物的密度变化的检测。使用600 keV γ射线，对于相对于周围组织密度增加30%，沿射线厚度为5 mm的包裹体，我们在中脑位置获得了约2 mm的分辨率和12%的对比度。此外，模拟表明，对于相同的伽马射线束能量，完整的脑部扫描将导致约1 mSv的有效剂量。
2011-06-13 physics.ins-det physics.med-ph
Photon Collider Technology Overview
在这篇会议论文中，我回顾了光子对撞机的现状和技术问题，以及康普顿散射的各种其他应用。
2009-08-21 physics.acc-ph physics.ins-det physics.optics
Positron Emission Tomography with quantum-entangled Compton events: first imaging results at clinically relevant activities
University of Zagreb（萨格勒布大学）；Institute for Medical Research and Occupational Health（医学研究与职业健康研究所）；University Hospital Centre Zagreb（萨格勒布大学医院中心）；School of Physics, University of Sydney（悉尼大学物理学院）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-UV（粒子物理研究所（IFIC），西班牙国家研究委员会-瓦伦西亚大学）
本研究构建了基于单层闪烁体偏振计的PET演示器，通过测量湮灭光子的偏振关联，在临床相关活度下实现了成像，并评估了空间分辨率、信噪比等指标，表明利用偏振关联事件可提升高达10%的灵敏度。
2026-11-04 physics.ins-det physics.med-ph
SOI Pixel Sensor for Gamma-Ray Imaging
SOI（Silicon-On-Insulator）像素传感器是一种将小像素和电路集成在一起的高位置分辨率探测器技术。事件驱动（触发模式）SOI基像素传感器也已开发的应用，X射线天文学的目的是减少噪声使用反符合事件。这种触发模式SOI像素传感器工作在千赫的速率，也是一个有前途的散射探测器，先进的康普顿成像跟踪康普顿反冲电子。
2015-07-24 physics.ins-det
Optimization of Timepix3-based conventional Compton camera using electron track algorithm
混合像素探测器Timepix 3允许在每个55 $μ$ m像素中同时测量事件的时间和能量沉积，这使得Timepix 3成为紧凑型康普顿相机的一种有前途的方法。然而，基于这种高像素密度探测器的康普顿相机在对MeV γ射线源成像时，由于高能康普顿电子或光电子的扩散会触发多个像素，导致相互作用位置测量不准确，从而导致角分辨率下降。在这项研究中，电子径迹算法被用来重建电子径迹，并确定相互作用点。实验结果表明，该算法的效果是显著的。基于Timepix 3的单层康普顿照相机在对Co-60 γ源成像时的角分辨率提高到12度（FWHM）。
2021-12-20 nucl-ex physics.ins-det
Submillimeter nuclear medical imaging with a Compton Camera using triple coincidences of collinear β+ annihilation photons and γ-rays
现代PET系统达到3-10 mm的空间分辨率。这种技术的缺点是正电子在其衰变前的扩散，其典型范围为约10 mm。1 mm（取决于其能量）。患者体内的511 keV光子的这种运动和康普顿散射限制了PET的性能。我们提出了一种核医学成像技术，能够达到亚毫米级的空间分辨率在3维减少活动的应用相比，传统的PET。这种“γ-PET”技术利用特定的正电子源，同时发射一个额外的光子与β+衰变。利用正电子湮没和第三光子之间的三重符合，可以将重建的“真实”事件与背景分离。为了验证该技术的可行性，进行了蒙特卡罗模拟和图像重建。空间分辨率在每个方向上达到0.2 mm（FWHM），超过常规PET的性能约一个数量级。模拟探测器的几何形状表现出符合探测效率为1.92e-7每衰变。从只有0.7 MBq的源活动开始（约1.5 MB）。与常规PET相比少200-500倍），450 s的曝光时间足以用于源重建。
2012-02-02 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
Three-dimensional recoil-electron reconstruction using combined optical imaging and waveform readout for electron-tracking Compton cameras
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), National Metrology Institute of Japan (NMIJ)（国家产业技术综合研究所（AIST），日本国家计量院（NMIJ））；Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University（金泽大学自然科学技术研究学院）；Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo（东京大学宇宙线研究所）；Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency（日本宇宙航空研究开发机构宇宙科学研究所）
本文提出结合光学图像和波形信号的深度学习方法，用于改进电子跟踪康普顿相机的三维反冲电子方向重建，实现约44度的角分辨能力，优于传统方法。
2026-09-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
First i-TED demonstrator: a Compton imager with Dynamic Electronic Collimation
i-TED由总能量探测器和康普顿照相机组成，主要用于通过同时结合中子飞行时间和$γ$射线成像技术测量中子俘获截面。TOF允许人们获得中子能量差分捕获产率，而成像能力旨在用于区分辐射背景源，其具有与所研究的捕获样品不同的空间起源。i-TED的一个显着特征是嵌入式动态电子准直（DEC）概念，该概念允许在效率和图像分辨率之间进行权衡。在这里，我们报告的一些一般的设计考虑和第一次性能表征测量的i-TED演示，以探索其$γ$射线探测和成像能力。
2020-02-21 nucl-ex physics.ins-det
Development of a Compton imager based on bars of scintillator
我们已经开发出一种紧凑的康普顿伽马射线成像仪，具有大视场和低通道数，能够快速定位在几百keV -几MeV范围内的伽马射线源。两个探测器平面（散射和吸收）采用位于两端的光电倍增管（PMT）读出的NaI（Tl）条。在392 keV到1274 keV的范围内测试了远距离成像性能。在662 keV处获得了2.72 +/- 0.06度的角分辨率测量值和（1.79 +/- 0.04）x 10^（-3）的效率。一个Cs-137（662 keV）源相当于一个10 mCi的源40米远，可以在60秒内定位约一度的不确定性。对于离轴高达40度的源角度，没有观察到成像性能的显著劣化。
2015-06-16 physics.ins-det
A Calibration System for Compton Polarimetry at $e^+e^-$ Linear Colliders
在未来的正负电子直线对撞机中，具有千分之一精度的偏振测量是必不可少的。康普顿旋光仪可以在几秒钟的测量时间内达到可以忽略的统计不确定性。主要的系统不确定性来源于记录康普顿散射电子的探测器的响应和对准。预计在未来的直线对撞机上使用的康普顿旋光仪的可靠基线技术是基于由光电倍增管读出的气体切伦科夫探测器阵列。在本文中，我们将提出一种校准方法，承诺监测在几个千分之一的水平，这样的探测器的响应的非线性。该方法已在基于LED的校准系统中实现，该系统与现有的原型探测器相匹配。该校准系统的性能足以控制对提取偏振的总不确定性的相应贡献，使其优于$0.1\%$。
2015-09-10 physics.ins-det
Silicon Drift Detector Readout Electronics for a Compton Camera
康普顿照相机成像的原型探测器正在开发中。具有片上电子器件的19通道硅漂移检测器的单片阵列将用作原型系统的散射检测器。为该探测器定制设计的模拟和数字读出电子器件首先通过使用单电池硅漂移探测器进行测试。本文介绍了读出架构，并提出了测量结果。
2003-11-05 physics.ins-det
Simulations of Compton Sequencing with the GRETINA Detector
GRETA，伽马射线能量跟踪阵列，是一个高度分段的HPGe探测器阵列，旨在跟踪束物理实验中发射的伽马射线。其高检测效率和最先进的位置分辨率使其能够拒绝康普顿背景，并通过康普顿运动学对检测到的相互作用进行排序。在本文中，我们使用模拟的光子轨道来估计如何以及相互作用可以在GRETA探测器排序。这为随后的伽马射线成像应用（如核寿命测量）奠定了基础。
2021-06-27 nucl-ex physics.app-ph physics.ins-det
Hybrid Compton-PET Imaging for ion-range verification:A Preclinical Study for Proton-, Helium-, and Carbon-Therapy at HIT
针对治疗性离子束射程验证问题，本文首次临床前应用混合PET-PGI成像系统，在HIT研究其对质子、氦、碳离子束的性能，为系统升级及临床应用提供指导。
2025-04-17 physics.ins-det physics.med-ph
Evaluation of Compton scattering sequence reconstruction algorithms for a portable position sensitive radioactivity detector based on pixelated Cd(Zn)Te crystals
我们提出了广泛的模拟研究用于便携式光谱仪（COCAE）的发展，定位和识别放射源的能力，通过利用康普顿散射成像的康普顿序列重建的算法的性能。各种康普顿序列重建算法已经使用大量的模拟事件进行了比较。这些算法是基于康普顿运动学，以及统计测试标准，利用冗余信息的事件有两个或更多的光子相互作用的主动探测器的体积。最好的执行技术的效率估计为广泛的入射伽马射线光子从点状伽马源发射。
2010-11-11 nucl-ex physics.ins-det
Development of a 30 cm-cube Electron-Tracking Compton Camera for the SMILE-II Experiment
为了探索亚MeV/MeV伽马射线天文窗口，我们研制了电子跟踪康普顿照相机（ETCC），并利用几个亚MeV能带伽马射线源在室内条件下进行了首次性能测试。使用一个简单的跟踪分析的性能进行快速的第一次测试，γ射线成像能力证明了清晰的图像和5.3度的角分辨率测量（ARM）在662 keV。作为这项工作的最大影响，在亚MeV伽马射线波段实现了$10^{-4}$量级的伽马射线探测效率，这比我们以前的实验高出一个数量级。这种角分辨率和探测效率使我们能够在中纬度气球高度上用几个小时的观测来探测5 σ水平的蟹状星云。此外，这种性能测试和仅包括物理过程的模拟之间的效率的良好一致性具有很大的重要性;这意味着我们实现了康普顿反冲电子的近100%检测。因此，我们对探测器升级的估计更加可靠。我们计划通过SMILE-II（Sub-MeV伽马射线成像装载在气球上的实验II）中观测天体来确认ETCC的成像能力。SMILE-II和后续的SMILE-III计划将是亚MeV/MeV γ射线天文学的重要关键。
2014-02-07 astro-ph.IM physics.ins-det
A High-Flux Electron Detector System to Measure Non-linear Compton Scattering at LUXE
本研究针对强场非微扰QED研究需求，提出一种带分段充气Cherenkov探测器、闪烁体屏和摄像装置的新型高通量电子探测系统，用于LUXE等实验测量非线性康普顿散射，初步实验验证了电子能谱重建方法。
2025-05-19 hep-ex physics.ins-det
Study of a small-scale gamma-ray detection system employing Compton scattering with a monolithic CeBr3 crystal and segmented photodetector array
Faculty of Physics, Sofia University（索非亚大学物理学院）；National Centre of Excellence Mechatronics and Clean Technologies, Sofia University（索非亚大学机电一体化与清洁技术卓越中心）
本研究提出了一种基于康普顿散射原理的小规模伽马射线探测系统，通过模拟评估了CeBr3晶体与分段光电探测器阵列的性能，探讨了探测器平面间距对能量沉积效率的影响。
2025-12-09 physics.ins-det
Multidimensional Fluorescence Imaging and Super-resolution Exploiting Ultrafast Laser and Supercontinuum Technology
这篇论文集中在多维荧光成像工具的发展，特别强调荧光寿命成像（FLIM）显微镜应用于生物研究。本论文的重点是基于微结构光纤中超连续谱产生的可调谐超连续谱激发源的研制和应用以及能够实现衍射极限以外荧光寿命成像的受激发射耗尽（STED）显微镜的研制。FLIM的生物学研究的效用说明了在肌肉纤维中的肌节的分子结构和在免疫突触的信号的实验研究的例子。应用微结构光纤提供可调谐超连续谱激发源的FLIM显微镜的范围，包括宽场，Nipkow盘共焦和超谱线扫描FLIM显微镜。超连续谱产生的第一个超分辨FLIM显微镜的应用。这种新型显微镜利用了STED的概念，飞秒锁模钛：蓝宝石激光器通过泵浦微结构光纤产生超连续谱并直接提供（较长波长）STED光束来提供可调谐激发光束。该STED显微镜在商业扫描共聚焦显微镜中实现，以提供与标准生物成像的兼容性，并利用使用空间光调制器（SLM）的数字全息术来提供用于成形STED光束轮廓的适当相位操纵并补偿像差。根据SLM的设置，STED显微镜能够在横向和轴向平面上记录超分辨率图像。
2017-08-10 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
Photon-counting CT with silicon detectors: feasibility for pediatric imaging
由晶体硅制成的X射线探测器具有几个优点，包括低暗电流、快速电荷收集和高能量分辨率。然而，对于高能X射线，硅遭受其低原子序数的影响，这可能导致低检测效率，以及由于康普顿散射导致的低能量和空间分辨率。我们已经使用了蒙特卡洛模型，以调查的可行性，儿科CT与30至40毫米的硅使用的X射线光谱范围从80至140 kVp的探测器。如果噪声阈值可以设置得较低，则在80 kVp下的检测效率为0.74。散射的光子被有效地阻止了探测器单元之间的薄金属屏蔽，并在探测器中的康普顿散射可以很好地从80 kVp的光吸收分离。因此，探测器在低加速电压下是可行的，这也适用于儿科成像。我们的结论是，硅探测器可能是一种替代其他设计这种特殊情况下。
2021-01-23 physics.ins-det physics.med-ph
Simulations and Performance Studies of a MAPS in 65 nm CMOS Imaging Technology
本研究针对65 nm CMOS成像工艺的单片有源像素传感器（MAPS）开展仿真与束流测试，验证了其作为未来轻子对撞机顶点探测器候选方案的潜力，并为仿真方法优化提供依据。
2024-02-22 physics.ins-det
Non-planar four-mirror optical cavity for high intensity gamma ray flux production by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons
作为高通量偏振伽马射线生产的研发工作的一部分，我们设计并建造了一个具有高精细度的非平面四镜光学腔，并在粒子加速器上运行。我们报告这种腔的主要挑战，如基于光纤技术的合适的激光器的设计，具有高的可调谐性和高的机械稳定性在加速器环境中的机械困难，并通过在FPGA中实现双反馈回路主动稳定这种腔。
2011-12-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Review of prototypes developed in a 65 nm CMOS imaging technology in view of vertexing applications at a future lepton collider
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR（斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心，高能物理研究所联合研究单位）；CERN（欧洲核子研究组织）；Universität Zürich（苏黎世大学）；Department of Physics, FNSPE CTU in Prague（布拉格捷克理工大学应用科学学院物理系）
本文综述了TPSCo 65 nm ISC技术中单片有源像素传感器原型的开发与表征，总结了设计特性、性能及模拟工作，证明了可行性并指出了挑战。
2026-02-16 physics.ins-det
The GammaTPC Gamma-Ray Telescope Concept
本文提出 GammaTPC 0.1–10 MeV γ 射线望远镜概念，采用 LAr TPC 与 GAMPix 读出技术，并通过新分析框架评估其在康普顿能区的灵敏度。
2025-02-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Research on trigger technology of MRPC TOF-PET system and imaging results of $^{22}$Na radioactive source
本文针对MRPC TOF-PET系统开发了基于DRS4芯片的自触发数据采集与降噪方案，将噪声触发率降至0.004 Hz，并实现对$^{22}$Na放射源的准确定位成像及162 ps FWHM时间分辨率。
2025-05-10 physics.ins-det
Performance of a new electron-tracking Compton camera under intense radiations from a water target irradiated with a proton beam
我们已经开发了一个电子跟踪康普顿相机（ETCC）用于下一代兆电子伏伽马射线望远镜。ETCC由气态时间投影室（TPC）和像素闪烁体阵列（PSA）组成。由于TPC测量康普顿反冲电子的三维径迹，ETCC可以完全重建入射γ射线。此外，ETCC在康普顿运动学测试中表现出有效的背景抑制能力，从TPC中记录的能量沉积率（dE/dX）识别粒子，并通过完全重建康普顿散射过程提供高质量的成像。我们正在计划为我们提议的全天空调查卫星进行“亚MeV伽马射线成像装载在气球上的实验”（SMILE）。正在对为观测蟹状星云而建造的30厘米立方的中型ETCC进行性能测试。然而，在气球高度或卫星轨道上的观测受到来自大气和探测器本身的辐射背景的阻碍。使用在大坂大学核物理研究中心进行的质子加速器实验来检查背景抑制能力。为了创造在太空中遇到的强烈辐射场，其中包括伽马射线，中子，质子和其他高能实体，我们用140 MeV的质子束照射水靶，并在靶附近放置SMILE-II ETCC。在这种情况下，计数率是气球高度预期计数率的五倍。尽管如此，ETCC稳定地操作并充分地识别粒子以获得检查源的清晰伽马射线图像。在这里，我们报告我们的检测器的性能，并证明其有效的背景抑制电子跟踪实验的基础上。
2015-01-22 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Real-Time Requirements and Transferability in Compton Imaging: From the Detector Chain to the Application
Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC–Universitat de València（粒子物理混合研究所（IFIC），西班牙国家研究委员会-瓦伦西亚大学）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）；ENRESA（恩雷萨）
本综述梳理康普顿成像从探测器链到应用的各阶段，分析实时需求与能力可迁移性，指出现有文献的不足，给出第三方判断方法适配性所需的报告内容。
2026-09-10 physics.ins-det physics.med-ph
Metasurface-enhanced Light Detection and Ranging Technology
Université Cote d’Azur（蔚蓝海岸大学）；NAPA-Technologies（NAPA技术公司）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Sant’Anna School of Advanced Studies（圣安娜高等研究学院）
通过模仿人类视觉将先进的成像解决方案部署到机器人和自主系统中，需要同时采集多个视场，即外围和中央凹区域。低分辨率周边视野提供粗略的场景探索，以引导眼睛聚焦到高分辨率的中央凹区域，以获得清晰的成像。在3D计算机视觉技术中，光检测和测距（LiDAR）目前被认为是机器人视觉的工业级技术。LiDAR是一种成像技术，它以光学频率监测光脉冲，以感知空间并恢复三维测距信息。尽管在LiDAR集成和优化方面做出了努力，但市售设备具有缓慢的帧速率和低图像分辨率，特别是受到机械或缓慢固态偏转系统的性能的限制。超颖表面（MS）是可以在期望的空间区域中分布光功率的通用光学部件。在这里，我们报告了一种先进的激光雷达技术，该技术使用超快低FoV偏转器与大面积超表面级联，以实现大FoV和同时的外围和中心成像区。该技术实现了2D成像的MHz帧速率和3D成像的KHz，具有极大的FoV（高达150°deg.）。在垂直和水平扫描轴上）。使用这种具有先进学习算法的颠覆性LiDAR技术，可以进一步提高自动驾驶车辆和机器人系统的感知能力和决策过程。
2022-04-07 cs.RO physics.ins-det physics.optics
Constraints on the electron-hole pair creation energy and Fano factor below 150 eV from Compton scattering in a Skipper-CCD
全耗尽厚硅跳跃电荷耦合器件（Skipper-CCD）具有亚电子读出噪声，是探测中微子和光暗物质相互作用的重要技术。然而，要成功寻找罕见的中微子或暗物质事件，需要充分表征信号和所有背景。特别是，测量低于150 eV的电子-空穴对产生能量和Fano因子对于表征暗物质和中微子信号是必要的。此外，来自背景辐射的光子可能在硅块中发生康普顿散射，产生可以模拟暗物质或中微子信号的事件。我们提出了一个测量的康普顿光谱使用一个跳跃CCD和$^{241}$ Am源。利用这些数据，我们估计在130 K下在99.3 eV和150 eV之间的能量范围内的电子-空穴对产生能量为$\left(3.71 \pm 0.08\right)$ eV。通过测量康普顿谱中99.3 eV和150 eV处的台阶宽度，我们介绍了一种新的测量Fano因子的技术，在90%C. L.处的上限为0.31。这些结果证明了Skipper-CCD在表征康普顿谱和精确测量Fano因子以及低于150 eV的电子-空穴对产生能量方面的潜力。
2022-10-04 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
First On-Site True Gamma-Ray Imaging-Spectroscopy of Contamination near Fukushima Plant
我们研制了一台电子跟踪康普顿照相机（ETCC），它通过将每个γ射线的方向重建为一个点，提供了一个定义良好的点扩散函数（PSF），并首次实现了MeV γ射线亮度和光谱的同时测量。在这里，我们介绍了我们的现场试点伽玛成像光谱与ETCC在三个污染的位置在日本福岛第一核电站附近的2014年的结果。利用遥感观测得到的亮度（或发射率）分布被明确地转换成剂量分布。我们确认，剂量分布是一致的，通过传统的映射测量与剂量计物理放置在每个网格点。此外，它的成像光谱学，由康普顿边缘自由光谱增强，揭示了复杂的放射性特征，在定量的方式在每个单独的目标点在背景占主导地位的环境。值得注意的是，我们成功地确定了残留铯污染的“微热点”，即使在已经净化的区域。这些结果表明，ETCC的性能完全符合几何光学的预测，在现场辐射测量中显示了其多功能性，并揭示了在许多领域的应用潜力，包括核工业，医学领域和天文学。
2017-02-06 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
High-resolution Compton spectroscopy using X-ray microcalorimeters
X射线康普顿能谱是在周围环境和操作环境中直接探测大块材料的电子动量分布的少数几种方法之一。我们报道了在基于储存环的高能X射线光源装置上使用X射线微量热计探测器进行的具有高动量和能量转移的高分辨率非弹性X射线散射实验。测量了与锂离子电池研究相关的锂和钴氧化物粉末的康普顿分布。测得的康普顿轮廓的光谱分析表明，高灵敏度的低Z元素和氧化态。与计算的Hartree-Fock轮廓相比，测量的康普顿轮廓的线形分析受到能量分辨半导体探测器的分辨率的限制。我们的特点是X射线过渡边缘传感器微量热探测器的高分辨率康普顿散射实验中使用的弯曲磁铁源在先进的光子源（APS）与双晶体单色器提供单色光子能量近27.5千电子伏。低于0.16原子单位的动量分辨率进行测量，产生超过一个因素的改进超过一个国家的最先进的硅漂移探测器相同的散射几何形状。此外，密封的锂金属的窄价和宽芯电子分布的线形使用X射线微量热计检测器清楚地解决相比，当使用硅漂移检测器观察到的模糊和加宽的线形。高分辨率康普顿散射使用的能量分辨探测器在这里显示了新的机会，空间成像的电子动量分布的广泛的一类材料的应用范围从电化学到凝聚态物理。
2022-04-01 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Research on proton beam spot imaging based on pixelated gamma detector
中国空间中子源空间靶产生的一次二次粒子主要是γ和中子，这与入射质子的分布有关。根据二次粒子的分布可以实现质子束斑的重建。基于像素化探测器测量伽马分布，发展了针孔成像和康普顿成像方法。二次伽马可以由像素化伽马探测器直接探测。中子可以通过探测来自$^{10}B$（n，$α$）反应的特征（478 keV）$γ$ -射线来识别.为了探测次级中子，在像素化γ探测器前增加了一层$^{10}B$转换器。像素化γ探测器对特征（478 keV）$γ$射线敏感，通过测量特征γ的分布，实现中子成像。
2021-12-02 physics.ins-det
Deep Learning-Based Classification of Gamma Photon Interactions in Room-Temperature Semiconductor Radiation Detectors
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）
本文提出深度学习分类器CoPhNet，用于区分CZTS室温半导体探测器中伽马/X射线光子的康普顿散射与光电相互作用，并在模拟和实验数据上验证了其高准确率及对信噪比和入射能量变化的稳健性。
2023-11-01 cs.LG physics.ins-det
Developing a Monolithic Silicon Sensor in a 65 nm CMOS Imaging Technology for Future Lepton Collider Vertex Detectors
本文介绍DESY Tangerine项目开发65 nm单片CMOS有源像素传感器，通过TCAD与蒙特卡罗仿真及测试芯片测量优化设计，以满足未来轻子对撞机顶点探测器对时间和空间分辨率的要求。
2023-03-31 physics.ins-det
Time-of-flight laser ranging and imaging at 1550 nm using low-jitter superconducting nanowire single-photon detection system
基于低抖动超导纳米线单光子探测技术，研制了一套时间相关单光子计数系统。分析了TCSPC系统中产生抖动的原因。由于SNSPD技术具有低抖动的特点，经过系统优化后，系统抖动达到了26.8ps半峰全宽。我们展示了飞行时间的激光测距在1550 nm波长在115米的距离，基于这个TCSPC系统。通过定位两个返回信号中的每一个的质心，直接实现了4mm的深度分辨率。还使用TCSPC系统进行激光成像。这种采用SNSPD技术的低抖动TCSPC系统在低能级和人眼安全激光系统的远程测量和成像应用中具有巨大的潜力
2013-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Balloon Flight Test of a Compton Telescope Based on Scintillators with Silicon Photomultiplier Readouts
我们提出的第一个高空气球飞行试验的结果的概念，先进的康普顿望远镜利用现代闪烁体材料与硅光电倍增器（SiPM）读数。在高能天文学和太阳物理学领域需要能够进行灵敏观测的新的中能伽马射线（~0.4 - 10 MeV）探测器。具有SiPM读数的基于快速闪烁体的康普顿望远镜是对该仪器挑战的有希望的解决方案，因为闪烁体的快速响应允许通过飞行时间（ToF）辨别来拒绝背景。太阳康普顿望远镜（SolCompT）原型的设计是为了证明这项技术在气球飞行条件下的稳定性能。SolCompT仪器是一个简单的双元件康普顿望远镜，由一个大约1英寸的圆柱形芪晶体作为散射探测器和一个1英寸的立方LaBr 3：Ce晶体作为量热计探测器组成。两个闪烁体探测器均由Hamamatsu S11828-3344 MPPC装置的2 × 2阵列读出。定制前端电子器件提供最佳信号上升时间和线性度，定制电源自动调整SiPM偏置电压，以补偿温度引起的增益变化。一个标记的校准源，包括~240 nCi的钴-60嵌入塑料闪烁体，被放置在视野中，并提供了一个已知的伽马射线源，以测量飞行。SolCompT气球有效载荷于2014年8月24日从新墨西哥州的萨姆纳堡发射，并在约123，000英尺的漂浮高度上花费了约3.75小时。该仪器在整个飞行过程中表现良好。在对小的（~10%）残余增益变化进行校正后，我们测量到飞行中ToF分辨率为~760 ps（FWH…
2016-02-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Smart-aggregation imaging for single molecule localization with SPAD cameras
SPAD相机具有单光子检测灵敏度、高帧率和零读出噪声。它们是宽视场FLIM的核心技术，但在超快成像应用中具有进一步的潜力。然而，在实践中，由于SPAD阵列的较低光子检测效率，灵敏度落后于EMCCD和sCMOS器件。本文认为应用二进制SPAD相机捕捉闪烁的分子作为超分辨率（dSTORM/PALM）实验的一部分。仿真和实验研究表明，信号只有二进制帧的聚合，可以显着提高相机的有效灵敏度。模拟还表明，随着SPAD相机技术的未来进步，SPAD设备在捕捉快速时间动态时可能会超过现有的科学相机。
2016-02-12 physics.ins-det physics.optics
J-PET: a new technology for the whole-body PET imaging
Jagiellonian正电子发射断层扫描仪（J-PET）是第一台由塑料制造的PET。J-PET原型由192个检测模块组成，轴向排列在三层中，形成内径为85 cm和轴向视场为50 cm的圆柱形诊断室。长塑料条带的轴向布置、它们的小的光衰减、优越的定时特性以及轴向视场的相对容易的增加为全身PET扫描器的成本有效构造以及MR和CT兼容的PET插入件的构造开辟了有希望的前景。将介绍和讨论J-PET断层扫描仪的发展现状。
2017-10-31 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
