シリコン光電子拡大陽子の発光断層撮影への適用

歴史的に、ポジトロン放出断層撮影（PET）システムは、光運動障害チューブ（PMT）に結合されたシンチレーション結晶に基づいています。ただし、PETの新しいアプリケーションの成長とともに、PMTの単位表面積あたりの量子効率、かさばり、および比較的高いコストは、他の光検出器に機会を提供します。これらの中で、小動物スキャナー、ハイブリッドPET/MRIシステム、および飛行時間情報の組み込みは特に興味深いものであり、低コスト、コンパクト、高速、磁場互換の光検出器が必要です。高量子効率とコンパクトな構造により、雪崩フォトダイオード（APD）はPMTのいくつかの欠点を克服しますが、これは劣化した信号から雑音とタイミングの特性によって相殺されます。シリコンフォトマルチプリエ（SIPMS）は、PMTとAPDの多くの利点を組み合わせた代替ソリューションを提供します。それらは高い利益を持ち、優れたタイミング特性を持ち、磁場に鈍感です。現在、SIPMテクノロジーは急速に発展しているため、SIPMベースのPET検出器の詳細な特性評価とともに、最適な設計と動作条件の調査が進行中です。公開されたデータは非常に有望であり、優れたエネルギーとタイミングの解像度、および小さなシンチレーターアレイをデコードする機能を示しています。SIPMは明らかに、一部の、またはおそらくほとんどのペットシステムにとって、選択した光検出器になる可能性があります。

Historically, positron emission tomography (PET) systems have been based on scintillation crystals coupled to photomultipliers tubes (PMTs). However, the limited quantum efficiency, bulkiness, and relatively high cost per unit surface area of PMTs, along with the growth of new applications for PET, offers opportunities for other photodetectors. Among these, small-animal scanners, hybrid PET/MRI systems, and incorporation of time-of-flight information are of particular interest and require low-cost, compact, fast, and magnetic field compatible photodetectors. With high quantum efficiency and compact structure, avalanche photodiodes (APDs) overcome several of the drawbacks of PMTs, but this is offset by degraded signal-to-noise and timing properties. Silicon photomultipliers (SiPMs) offer an alternative solution, combining many of the advantages of PMTs and APDs. They have high gain, excellent timing properties and are insensitive to magnetic fields. At the present time, SiPM technology is rapidly developing and therefore an investigation into optimal design and operating conditions is underway together with detailed characterization of SiPM-based PET detectors. Published data are extremely promising and show good energy and timing resolution, as well as the ability to decode small scintillator arrays. SiPMs clearly have the potential to be the photodetector of choice for some, or even perhaps most, PET systems.