The aim of this study is to design and evaluate a simple free running Analog-Digital Converter (ADC) based on the Field Programmable Gate Array (FPGA) device to accomplish the energy and position readout of the silicon photomultiplier (SiPM) array for application as PET scanners. This simple FPGA-ADC based on a carry chain Time-Digital Converter (TDC) implemented on a Kintex-7 FPGA consists of only one off-chip resistor so it has greater advantages in improving system integration and reducing cost than commercial chips. In this paper, a FPGA-ADC based front-end electronics prototype is presented, and both the design principle and implementation considerations are discussed. Experiments were performed using an 8 x 8 (crystal size: 4 x 4 x 15 mm3 ) and a 12 x 12 (crystal size: 2.65 x2.65 x 15 mm3 ) segmented LYSO crystals coupled with an 8 x 8 SiPM (Jseries, from ON Semiconductor) array which is under 22Na point source excitation. Initial test results indicate that the energy resolution of the two detectors after correction is around 13.2% and 13.5 % at 511 keV, and the profiles of the flood histograms show a clear visualization of the discrete scintillator element. All measurements were carried out at room temperature (~25 degree), without additional cooling
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）
Performance Evaluation of a High-Granularity LYSO-SiPM-Based Position-Sensitive Detector for a One-Shot Gamma-Scanning System with Sub-Millimeter Spatial Resolution
Indian Institute of Technology Ropar（印度技术研究所罗帕尔分校）；Gauhati University（高哈提大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（GSI亥姆霍兹重离子研究中心）；Istanbul University（伊斯坦布尔大学）
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。
Iterative reconstruction of SiPM light response functions in a square-shaped compact gamma camera
具有正方形单片闪烁体晶体和硅光电倍增器（SiPM）阵列的紧凑型伽马相机正在积极地开发用于诸如小动物成像、癌症诊断和放射性示踪剂引导的外科手术的领域中的应用。位置重建的统计方法，这是潜在的优于传统的质心方法，需要准确的知识，每个光电倍增管的空间响应。使用两个蒙特卡罗模拟和实验数据获得的相机原型，我们表明，所有的光电倍增管（光响应函数）的空间响应可以参数化与轴对称函数迭代获得的洪水场照射数据。该研究使用配备有30 x 30 x 2 mm3 LYSO晶体和8 x 8 SiPM阵列的相机原型进行，用于140 keV伽马射线。模拟表明，使用迭代方法获得的响应，用极大似然方法重建的图像仅表现出微小的失真：在22 x 22 mm 2的中心区域，X和Y方向上重建的位置与真实位置之间的平均差异不超过0.2 mm，在相机的外围不超过0.4 mm。一个类似的水平的图像失真的实验与相机原型。
An FPGA Based energy correction method for one-to-one coupled PET detector: model and evaluation
基于硅光电倍增器（SiPMs）的PET扫描器已经被广泛用作先进的核医学成像技术，其产生局部体内生物学和生物化学的定量图像。SiPM的紧凑尺寸允许闪烁晶体和光电传感器之间的直接一对一耦合，从而产生比必须在光电倍增管（PMT）PET系统中使用的光共享方法更好的定时和能量分辨率。为了减小读出电子设备的体积，具有位置解码器的前端多路复用器是没有高度集成的专用集成电路（ASIC）的一对一系统的常见选择。然而，在这种情况下，我们不能测量每个晶体的沉积能量激发的湮灭光子，所以晶间散射（ICS）事件将导致晶体错位，然后恶化探测器的固有分辨率。此外，考虑到SiPM的增益色散和非线性输出导致的能量窗口内的事件拒绝，需要能量校正机制。然而，缺乏每个晶体的能量信息将引入大的能量校正误差的ICS事件。针对这一问题，本文提出了一种在Kintext-7现场可编程门阵列（FPGA）器件上实现的在线能量校正机制。实验室中的实验使用8 X 8分段LYSO晶体与8 X 8 SiPM（J系列，来自ON Semiconductor）阵列耦合进行，该阵列在22 Na点源激发下。测试结果表明，非ICS和ICS事件的能量都可以精确校正，能量分辨率优于12%。我们还将此方法应用于实际的临床PET扫描仪下的68 Ge线源，以验证其多通道的可靠性。
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）
