Сцинтилляторы

Свойства сцинтилляторов, используемых в ПЭТ

	NaI(Tl)	BaF4	BGO	LSO	GSO
Эффективный атомный номер Z	51	54	74	66	59
Линейный коэффициент ослабления (см-1)	0.34	0,44	0,92	0,87	0,62
Световой выход (%NaI(Tl))	100	5	15	75	30
Максимум спектра излучения (нм)	420	220	300	40	65
Время высвечивания (нс)	230	0,8	300	40	65
Плотность (г/см3)	3,67	4,89	7,13	7,40	6,71

Чаще (NaI(Tl))

Хотя большинство современных ПЭТ-сканеров содержат небольшие сцинтилляторы или маленькие блоки сцинтилляторов с большей плотностью и эффективным зарядом такие как германат висмута (ГВ) и оксиортосиликат лютеция (ОСЛ). Такие сцинтилляторы характеризуются большим коэффициентом поглощения, чем NaI(Tl), но их световыход мал, что увеличивает погрешность при локализации вспышки. Основное преимущество ОСЛ, по сравнению с ГВ заключается в сочетании высокого световыхода с малой постоянной высвечивания. В системах на основе ГВ обычно используются кристаллы толщиной 30 мм, что обеспечивает 80%. эффективность регистрации совпадений.

Схема регистрации: (a) с большим сцинтиллятором, (b) c малым блоком сцинтилляторов.

Для небольших блочных массивов исполь­зуется ограниченное количество (четыре) ФЭУ небольшого диаметра. Пространство между кристаллами используется для рас­шифровки его положения, например с помощью межкристаллических отражатели разной длины. На рис. b, внешние кристаллы имеют отражатели, расположенные по всей длине блока. Таким образом, любой свет, образующий­ся в этих кристаллах, детектируется единственным ФЭУ. Много частей сцинтилляторной системы осматриваются немногими ФЭУ. Щели между участками сцинтиллятора канализуют световые фотоны в направлении ФЭУ. Для локализации места взаимодействия гамма канта в сцинтилляторе измеряется сигнал от каждого ФЭУ; чем ближе ФЭУ к месту взаимодействия, тем больше сигнал.

Задача 2.7. Определить эффективность e ПЭТ- камеры e с диаметром d = 1 м кольца NaI(Tl) детекторов толщиной t = 2 см, шириной l = 2 см. m_NaI = 0,33 см^-1 и m_ткань =0,08 см^-1. Толщина пациента – 20 см

Вероятность пересечения кольца - pdl/4p(d/2)² = l/d = 210^-2 и регистрации p =(exp(-m_NaIt))²ехр(-20m_ткань) = 0,51*0,2

e = 210^-3

(без учёта ослабления в теле на два порядка больше чем ОФЭКТ)

Электроника

Электроника выделяет сигналы от аннигиляционных событий, произошедших на линии, соединяющей пару противоположных детекторов..

Амплитудный анализатор выделяет импульсы с нужной амплитудой. Временной дискриминатор фиксирует время появления сигнала. Схема совпадений анализирует сигналы от противоположных детекторов и отбирает те из них, которые попадают в заданное временное окно шириной 5 – 15 нс в зависимости от постоянной времени применяемого сцинтиллятора.

Детекторы регистрируют на порядки больше одиночных гамма квантов, что создает фон случайных совпадений. возникшими в разных аннигиляционных событиях, но попавших во временное окно.