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记录下PET探测器的知识点。 所谓探测器，即探测出核医学里的核辐射。人体代谢等反应发生的湮没产生了伽马光子，该伽马光子的能量很强，当前很难直接探测（尽管还存在直接探测的探测器）。所以，更多的时候是间接探测。 所谓间接探测，就是首先将上述强能量伽马光子进行转换，这个转换由晶体完成。比较著名的晶体主要有 BGO 和 LYSO 晶体。晶体将高能量的伽马光子转换为低能量的光子，然后经由光电倍增器将此低能光子进行二次转换为电信号。后续就是传统的电信号处理了。 所以间接探测器分两层：晶体和光电倍增器。 光电倍增器分为 PMT （光电倍增管）和 SiPM （硅光电倍增管，也称为 MPPC ， multi-pixel photon counter，即多像素光子计数器 ）。 锗酸铋（ BGO ）最初是正电子发射断层扫描（ PET ）探测器形成阶段的主要闪烁体，以其优异的衰减性能而闻名。它的广泛使用突显了它在早期 PET 系统中的重要性。随着 2000 年代该领域的发展， PET 闪烁体的格局在基于镥的闪烁体出现后发生了实质性的转变，包括原硅酸镥（ LSO ）和原硅酸镱钇（ LYSO ）。鉴于其优越的光产额和较短的衰变时间，这些 LSO 和 LYSO 闪烁体逐渐取代了 BGO 。 随着 PET 探测器的发展，人们对提高重建 PET 图像的信噪比（ SNR ）越来越感兴趣。通过信号测量技术的改进，通过复杂的方法测量亚纳秒范围内两个背对背 511keV 光子之间的到达时间差，实现了这一目标。这些发展导致了飞行时间（ TOF ） PET 的出现，基于镥的闪烁体因其卓越的计时性能而在大多数商业 TOF PET 系统中占据主导地位。然而，与 BGO 相比，这些材料的成本更高，不可避免地增加了与 PET 系统开发相关的总体费用。 最近对 BGO 的研究表明，当 511keV 的光子与 BGO 像素相互作用时，在闪烁光子发射之前，大约会产生 17 个切伦科夫光子，此外 BGO 成本只有传统 TOF-PET 闪烁体的三分之一。与闪烁光子相比，这些切伦科夫光子主要在蓝色 /UV 范围内（ UV ， Ultraviolet 紫外？）。硅光电倍增管（ SiPM ）的光子探测效率（ PDE ）的显著提高，特别是在蓝 / 紫外范围内，使得在 BGO 中成功测量到这些少数瞬时切伦科夫光子成为可能。值得注意的是，利用闪烁光子进行能量测量和利用切伦科夫光子进行定时测量，将符合定时分辨率（ CTR ）大大提高到小于 500ps 。这些改进的 CTR 为使用经济高效的 BGO 而不是更昂贵的 LYSO 或 LSO 材料开发 TOF PET 探测器开辟了可能性。 然而，用于 TOF PET 应用的传统集成 DAQ 数字化仪系统已经被广泛开发和优化，可以仅从 LYSO 和 LSO 等闪烁体产生的大量闪烁光子中同时获取能量和定时信息。这些系统专注于处理大量闪烁光子，使其不太适合新兴的基于 BGO 的 TOF PET 系统，这些系统需要独立的闪烁能量测量路径和少量切伦科夫光子的精确定时测量路径，这会产生明显较弱的信号。为了解决这些局限性，需要进行额外的项研究，并开发出一种创新的方法，使得独立使用切伦科夫光子进行计时测量，使用闪烁光子进行能量测量成为可能。

概述 切伦科夫辐射于1934年被发现并命名，本文不探讨理论知识，在项目应用过程中疑似发现有切伦科夫效应。所以需要积累更和学习多该方面知识，并在不断测试过程中，完成验证切伦科夫辐射的发生。 什么是切伦科夫辐射 详细的概念网络上有各种资料介绍，这里为了后续学习仅给出简单介绍，知其所然即可。该辐射可视为介质中的一种电磁冲击波，可以对比光速。假定真空中光速为c，那么光进入水中，其速度会下降到真空光速的75%左右。所以切伦科夫辐射特点是介质中，粒子的运动速度有可能高于光速，这就是所谓的切伦科夫效应。 所以网上也有资料以战斗机飞出“音爆”来类比切伦科夫辐射现象（即目标速度高于声音在空气中速度时），又比如宇宙飞船发射产生的冲击波可将水蒸气凝结成冰晶，如图1所示。 图1：肉眼可观测到的冲击波 具体总结来说，当带电粒子在介质中运动速率高于光速的时候，切伦科夫光现象就产生了。前面提到了，在水中光速只有0.75个c了，而电子速率大概0.998个c，所以高于“光速”。 公开资料中的切伦科夫辐射观测 查询公开资料，可以找到切伦科夫辐射被观测到记录，如图2所示。在带晶体的情况下，在104ns处记录到了切伦科夫峰值点。而图3给出了目标晶体上升时间，CPI的晶体在8年前用于了此次验证。 图2：带晶体（左）和不带晶体（右）的观测结果 图3：CPI的LSO晶体上升时间 SiPM读出电路检测切伦科夫脉冲的可能性 我们的应用场景是图4所示，正电子碰到电子发生湮灭，产生相对的两个伽马光子。SiPM的读出系统就是完成对这两个伽马光子的探测检出。伽马光子撞击LYSO晶体产生可被SiPM探测接受的信号源，伽马光子撞击LYSO的同时附加产生了切伦科夫辐射。切伦科夫脉冲总是先于正常脉冲到达探测器读出电路。 图4：正电子电子湮灭 根据前人的研究，在CPI的晶体中确实可以探测到切伦科夫辐射，当前CPI可以提供更加先进的LYSO晶体，理论上来讲更加有利于发现切伦科夫辐射。问题在于如何优化外部电路，同时研究SiPM是否可以用于探测切伦科夫辐射。 如图3所示，可以看成是晶体产生的光子经过SiPM探测后产生的脉冲。其前沿包含了切伦科夫辐射脉冲。SiPM读出电路是否能抓住该脉冲？ 如果图2确如资料所展示切伦科夫峰值位于104ns，而图3脉冲上升沿位于104.2ns左右，所以如果切伦科夫脉冲可被探测，那么时间信息参数被探测时间点可以往前提升200ps左右。这个数据可能不太准确，这里只是在更加宏观的视角去理解切伦科夫效应探测的意义。 当然切伦科夫辐射还有很多其它意义，但这不是我们需要关注的。我们只需关注在图2和图3所示的情况，并研究稳定可靠电路将切伦科夫脉冲检出。即从发现到观测，最后到稳定检出，这是下一步需要完成的任务。 参考 Measurement of intrinsic rise times for various L(Y)SO and LuAG scintillators with a general study of prompt photons to achieve 10 ps in TOF-PET 。