全数字PET关键器件硅光电倍增器研究进展
胡文韬1
劳慧2
邱奥1
谢庆国3
1.华中科技大学生物医学工程系,武汉 4300742.中国科学技术大学电子工程与信息科学系,合肥 2300263.华中科技大学生物医学工程系,武汉 430074;中国科学技术大学电子工程与信息科学系,合肥 230026;武汉光电国家研究中心,武汉 430074
摘要：近年来,硅光电倍增器(SiPM)凭借其出色的性能表现,已经成为正电子发射断层成像(PET)中的首选光电转换器件.SiPM具有单光子分辨能力和低于100 ps的时间分辨率,使得精确测量光子到达时间成为可能,催生了飞行时间PET、光子计数计算机断层扫描、正电子素寿命显像等新兴应用领域,这些应用又对SiPM的性能提出了更高的挑战.因此,如何将SiPM性能推进至其物理极限已成为新一代SiPM的研究的关键方向.在传统的SiPM架构中,信号经过多次处理和模数转换,带来噪声增加和时间性能恶化的问题,从而限制了SiPM的性能潜力.随着半导体制造工艺的快速发展,SiPM可在标准CMOS工艺节点上制造,标志着可以将数字逻辑集成在SiPM器件内,这是SiPM领域的一次重大突破,使我们能在单一SiPM内实现更精确的时间、能量、位置信息获取,为推进SiPM达到性能极限提供了一条可能的途径.本文综述SiPM的发展历史、工作原理和性能参数,分析传统SiPM的局限性,梳理数字SiPM研究的关键问题,介绍当前几种数字化SiPM架构,最后对数字SiPM的关键技术进行总结和展望.
关键词：硅光电倍增器弱光探测全数字光子计数多计数阈值
分类号：TP391.41(计算技术、计算机技术)R817.4(放射医学)
资助基金：国家自然科学基金(62250002)
论文发表日期：2024-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 421-432 )
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