Status and perspectives of the PETALO project
PETALO（Positron Emission Tof Apparatus with Liquid XenOn）是正电子发射断层成像扫描仪的一种新概念，它使用液体氙作为闪烁介质，硅光电倍增器作为读出器。液体氙的大闪烁产率和快速闪烁时间以及其可扩展性使其成为具有飞行时间测量功能的PET扫描仪的绝佳候选产品，尤其是全身机器。PETALO的第一个原型正在全面运作，致力于展示概念的潜力，测量能量和时间分辨率，并测试完整环的技术解决方案。原型由一个充满液体氙气的铝盒组成，两个SiPM阵列位于氙气的相对两侧。将产生511 keV伽马对的$β$ +发射源放置在中心端口中，SiPM记录伽马相互作用产生的闪烁光，允许重建相互作用的位置、能量和时间。
2022-01-18 physics.ins-det physics.med-ph
Monte Carlo study of the Coincidence Resolving Time of a liquid xenon PET scanner, using Cherenkov radiation
在本文中，我们使用详细的蒙特卡罗模拟，以证明液体氙（LXe）可以用来建立一个切伦科夫为基础的TOF-PET，与一个内在的符合分辨时间（CRT）在10 ps附近。这种非凡的性能是由于三个事实：a）液体氙的切伦科夫光子的大量发射; b）事实上，液体氙对切伦科夫光是透明的;以及c）事实上，液体氙中最快的光子具有高于300 nm的波长，因此可以将闪烁和切伦科夫光的检测分开。因此，切伦科夫LPET-TOF-PET探测器中的CRT由光电传感器和电子器件引入的分辨率（时间抖动）主导。然而，我们表明，对于足够快的光电传感器（例如，整体40 ps的抖动，这可以通过当前的微通道板光电倍增管实现）的整体CRT在30和55 ps之间变化，这取决于检测效率。这仍然比商业CRT设备好一个数量级，并且将用小型实验室原型获得的最佳CRT提高了3倍。
2017-08-08 physics.ins-det physics.med-ph
Simultaneous reconstruction of scintillation light and ionization charge produced by 511 keV photons in liquid xenon : potential application to PET
为了评估用于正电子发射断层成像的液体氙探测器的性能，我们研究了由511 keV光子在小型原型探测器中产生的闪烁光和电离电荷。用大面积雪崩光电二极管检测闪烁光，而电离电子在漂移高达3 cm后收集在装有低噪声电子器件的阳极上。研究了操作条件作为电场的函数。通过结合闪烁光和电离电荷信号实现了<10%（FWHM）的能量分辨率。研究了闪烁光与电离信号之间的关系。为了优化未来的探测器设计，对波动的来源进行了分析。
2009-06-22 physics.ins-det physics.med-ph
3Dπ: Three-Dimensional Positron Imaging, A Novel Total-Body PET Scanner Using Xenon-Doped Liquid Argon Scintillator
本文提出新型全身PET成像方法3Dπ，采用氙掺杂液氩闪烁体与硅光电倍增管，通过Monte Carlo模拟验证，其NECR、空间分辨率和TOF分辨率均显著提升，有望缩短扫描时间并降低辐射剂量。
2024-08-26 physics.med-ph
Evaluation of Coincidence Time Resolution in a liquid xenon detector with silicon photomultipliers
本研究探索在PET中结合液氙与硅光电倍增管以增强飞行时间分辨率，通过优化原型实现281 ps FWHM的符合时间分辨率，证明液氙可作为传统闪烁体的可行替代方案。
2025-06-27 physics.ins-det physics.med-ph
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
Liquid Xenon Detectors for Positron Emission Tomography
PET是一种功能性成像技术，其基于在产生正电子的β衰变之后检测湮灭光子。在本文中，我们提出了一种新的PET系统的概念，临床前应用组成的一个环的12个时间投影室充满液体氙雪崩光电二极管。电离电荷和闪烁光的同时测量导致空间分辨率、图像质量和灵敏度的显著改善。模拟结果表明，该系统的能量分辨率小于10%（FWHM），灵敏度为15%。使用原型TPC的第一次测试表明位置分辨率<1 mm（FWHM）。
2011-04-07 physics.ins-det physics.med-ph
A New Concept of Liquid Xenon Time Projection Chamber for Medical Imaging
The Bishop's School（主教学校）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文提出一种优化用于医疗成像的液氙时间投影室概念，结合闪烁和电发光电离读出技术，实现低噪声信号放大和内在深度交互测量，提升空间分辨率和事件选择效率。
2026-03-26 physics.ins-det physics.med-ph
Study of a Prototype VP-PET Imaging System Based on highly Pixelated CdZnTe Detectors
我们正在研究一个原型虚拟针孔正电子发射断层成像（VP-PET）系统的小动物成像应用。PET探测器模块由1.3 mm氧硅酸镥钇（LYSO）阵列组成，插入探测器由0.6 mm像素化碲锌镉（CdZnTe）组成。为了验证成像实验，我们在Geant 4发射断层扫描应用程序（GATE）中对VP-PET系统进行了蒙特卡罗模拟。对于直径为0.5 mm的Na-22点源，滤波反投影（FBP）算法重建的PET图像显示出0.7 mm的半高全宽（FWHM）分辨率。系统灵敏度为0.46 cps/kBq，源活度为0.925 MBq，能量分辨率为350-650 keV。还模拟了一个棒源体模和一个带有F-18的Derenzo体模，以研究PET成像能力。GATE模拟表明，在VP-PET系统中，使用0.6mm像素化CdZnTe探测器作为插入器件，可以将两个直径为0.5mm、间距为2 mm的点源清晰地分离。
2018-01-10 physics.ins-det physics.med-ph
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
Synchronisation and calibration of the 24-modules J-PET prototype with 300~mm axial field of view
在J-PET项目框架内进行的研究旨在开发具有成本效益的全身正电子发射断层成像扫描仪。作为从长条塑料切片构建全尺寸J-PET断层扫描仪的第一步，构建并测试了24条原型。该原型由轴向排列的检测模块组成，形成内径为360 mm的圆柱形诊断室，轴向视场为300 mm。由于塑料衰减器条的轴向排列，打开了用于全身PET扫描仪的低成本构造的前景，其具有小的光衰减，优越的定时特性，以及轴向视场的成本有效增加的可能性。所提出的原型包括专用的完全数字前端电子电路和无源数据采集系统，这需要开发新的校准方法，包括时间，阈值和增益同步。该系统和详细的校准方法，包括24模块的J-PET原型的第一个结果，并进行了讨论。所获得的符合分辨时间等于CRT = 490 $\pm$ 9 ps。该值可以转换为位置重建精度$σ(Δl) =$ 18 mm，其与位置无关。
2020-08-25 physics.ins-det physics.med-ph
MERMAID-v1 PET Scanner Prototype: Initial Characterization and First Zebrafish Scans
Universität zu Lübeck（吕贝克大学）；Weill Cornell Medical College（韦尔康奈尔医学院）；University Hospital Lübeck（吕贝克大学医院）
本文介绍MERMAID-v1原型PET扫描仪，通过表征实验和斑马鱼扫描验证其性能，空间分辨率约0.7-0.8mm，成功实现活体小水生脊椎动物成像。
2026-06-17 physics.med-ph
Q-PET: PET with 3rd Eye Quantum Entanglement based Positron Emission Tomography
在目前正在进行的研究中，我们提出了一个原型模型的正电子发射断层成像检测技术，通过引入一个新的歧视性窗口参数。它可以成为新一代的PET检测技术。我们在所提出的原型中引入了湮灭光子（由正电子和电子的湮灭产生）的偏振测量作为附加参数，以关联特定湮灭事件的湮灭光子。这一介绍背后的动机是两个湮灭光子之间的量子纠缠关系。这两个反向发射的光子彼此成直角线性偏振。这项研究工作的模拟研究正在进行中，一些初步的结果在这里。
2018-12-15 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
Detection limit of a lutetium based non-paralizable PET detector
研究了用于强子治疗质量控制的基于LYSO的在束PET原型的本征镥放射性对探测性能的影响。该放射性导致背景降低$β$ +信号的测量。特别是，它可以防止测量源自低活性$β$ +源的微弱信号。本文提出了一种方法来估计的最小$β$ +活动，可以测量任何采集时间考虑到不可扩展的死区时间的检测器。这种方法说明了与在束PET原型收集的实验数据。因此，本文中提出的结果是特定于该检测器。然而，该方法可以应用于其他环境中，或者应用于其他基于镥的PET探测器，或者甚至应用于受镥放射性影响的非PET探测器。死时间校正形式主义也可以用于一般缩放信号和背景产量在任何不可电离的检测器，甚至那些在其中的背景是不是由于固有的放射性的存在。
2020-01-27 physics.ins-det physics.med-ph
First ClearMind gamma detector prototype for TOF-PET imaging
本研究开发了首个 ClearMind TOF-PET 伽马探测器原型，通过在 PWO 晶体上直接沉积双碱光电阴极，实现了 350 ps 符合时间分辨率、4-5 mm 空间分辨率和 28% 探测效率，验证了其概念可行性。
2024-06-27 physics.ins-det physics.med-ph
A novel TOF-PET MRI detector for diagnosis and follow up of the prostate cancer
前列腺癌是男性最常见的疾病，也是癌症死亡的第二大原因。用于癌症诊断的通用大型成像仪器具有灵敏度、空间分辨率和对比度，不足以完成对诸如前列腺的小器官的细节进行成像的任务。此外，多模态成像可以发挥重要作用，合并来自同步PET和MRI的解剖和功能细节。事实上，多参数PET/MRI被证明可以提高诊断，但它有太多的假阳性。为了解决当前技术的上述限制，我们已经提出，建立和测试，由于TOPEM项目由意大利国家核物理研究所资助的直肠内PET-TOF/MRI探头的原型。在应用的放大PET几何结构中，性能由放置在更靠近源的高分辨率探测器主导。所选几何结构中的预期空间分辨率约为1.5 mm FWHM，效率为常规PET扫描仪的2倍。在我们的实验研究中，我们已经获得了约320 ps的FWHM的时间分辨率，并在同一时间的相互作用深度（DOI）的分辨率为1毫米以下。测试还表明，相互不利的PET-MR效应是最小的。此外，还设计、制造和测试了匹配的直肠内射频线圈。在接下来计划的研究中，我们希望受益于闪烁体晶体表面处理、SiPM技术和相关电子学的进一步进展，将使我们能够显著提高TOF分辨率
2017-08-24 physics.med-ph
Evaluation of semi-monolithic scintillators with integrated RF shielding material for a higher integration of PET/MRI systems
将PET集成到MRI中以形成混合系统通常需要对两个子系统进行折衷。例如，集成可能以减小PET探测器高度或减小MRI检查体积直径为代价。在这里，我们提出了一个所谓的共享体积的概念，更有效地使用两个子系统所需的体积，其中MR的闪烁体的透明度是利用集成到PET探测器的闪烁体的RF屏蔽。半单片闪烁体原型（PVC板）的7毫米和12毫米的高度与集成铜箔之间的每一个和每隔一个平板，分别进行了调查，以评估屏蔽效果（SE）。在测试台系统上用探针测量SE。此外，通过在三种LYSO闪烁体配置中使用梯度树增强、能量和定时分辨率（使用数字SiPM阵列（DPC 3200、PDPC））确定定位来评价PET探测器性能：ESR分离（Slab $\mathrm{_{ESR}}$）、其间带铜箔的ESR（Slab $\mathrm{_{ESR+Cu}}$）和纯铜箔分离（Slab $\mathrm{_{Cu}}$）。在每个平板和12 mm高度之间具有屏蔽的原型显示出与支撑框架组合的最高SE，为31 dB（平均值）。虽然Slab $\mathrm{_{Cu}}$最适合定位，其次是Slab $\mathrm{_{ESR}}$和Slab $\mathrm{_{ESR+Cu}}$，但Slab $\mathrm{_{ESR}}$具有最佳能量分辨率（10.6%），其次是Slab $\mathrm{_{ESR+Cu}}$（11.2%）和…
2022-08-22 physics.ins-det physics.med-ph
A simplified reconstruction of Positron Emission Tomography image using Time of Flight simulated data in Gate 10
Bioaraba Health Research Institute（Bioaraba健康研究所）；IKERBASQUE, Basque Foundation of Science（IKERBASQUE，巴斯克科学基金会）
研究利用门控10模拟中的超快飞行时间信息，通过TOF驱动的重建方法，借助亚皮秒时间戳将符合事件分配到湮灭位置，能快速生成模拟PET扫描仪3D图像，可评估多项性能，支持早期PET原型设计。
2026-10-08 physics.med-ph
Characterization of the BOLDPET optical prototype, an innovative Cherenkov detector for 511 keV $γ$ radiation
本文研究了BOLDPET项目中基于三甲基铋液体切伦科夫机制的PET探测模块光学原型样机，在55×55×25 mm³体积内实现150 ps时间分辨率和5-8 mm二维定位精度，并通过Geant4模拟分析了性能限制因素。
2024-07-02 physics.ins-det physics.med-ph
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
