Double-strip prototype of polymer time-of-flight positron emission tomograph based on multi-level analog electronics

thesis
dc.abstract.enThe aim of this work was to construct and perform tests of a prototype Positron Emission Tomography (PET) scanner consisting of two detection modules. Each module consisted of a long plastic scintillator strip and was read-out from both sides by fast vacuum tube photomultipliers. Two dimensions of strips were tested: 5 x 19 x 300 mm3 and 7 x 19 x 500 mm3. It was shown, that one can successfully utilise plastic scintillators for 5 1 1 keV gamma quanta registration and determination of e+ e - annihilation position. The research presented in this thesis was conducted in the framework of the J-PET collaboration, whose aim is the elaboration of the cost-effective method for construction of total-body PET. In the course of this work a R9800 Hamamatsu photomultiplier is selected for the first prototype of the total-body J-PET scanner and a multi-threshold constant threshold board design is decided to be used for time of interaction and energy loss measurement. An optimisation method of detector parameters: voltage supplied and threshold for front end-boards is provided. The main comparison with commercial scanners was performed for a 30 cm long prototype. The fractional energy resolution is determined to be 9% at 340 keV - which is equal to the Compton edge for 5 1 1 keV gamma quanta. The Coincidence Resolving Time (CRT) is determined to be 280 ps and Point Spread Function (PSF) at 1 cm off the center of tested prototype was equal to 9.8 mm and 6.7 mm for transaxial and axial resolutions, respectively. Result of this thesis constituted the basis for the project of the full scale prototype with diamater of 85 cm and axial field of view of 50 cm. The author of this thesis was taking part in the costruction of the first full scale whole-body prototype from the stage of mechanical assembly to assistance in performing measurements similiar to the ones as described in the thesis.pl
dc.abstract.plCelem tej pracy było skonstruowanie i wykonanie testów prototypu skanera PET składającego się; z dwóch modułów detekcyjnych. Każdy z modułów zbudowany był z długich plastikowych pasków scyntylacyjnych oraz odczytywany był z dwóch stron za pomocą szybkich fotopowielaczy próżniowych. Zostały przetestowane dwa wymiary pasków: 5 x 19 x 300 mm3 oraz 7 x 19 x 500 mm3. Zostało pokazane, że można z sukcesem wykorzystać scyntylatory plastikowe do detekcji kwantów gamma o energii 5 1 1 keV oraz wyznaczenia miejsca anihilaq'i e+e- . Badania przedstawione w tej dysertacji wykonane zostały w ramach pracy w zespole badawczym J-PET, której celem jest opracowanie metody na budowę opłacalnego skanera PET pozwalającego na badanie całego ciała pacjenta. W pracy, do konstrukcji prototypu skanera J-PET na całe ciało, zostaje wybrany fotopowielacz R9800 firmy Hamamatsu oraz projekt wielopoziomowej, stało progowej płyty do wyznaczenia czasu oddziaływania i pomiaru strat energii. Zostały również przedstawione metody optymalizacji parametrów detektora: napięcia zasilania oraz progów dla płyt odczytu. Główne porównanie z komercyjnymi skanerami, zostało wykonane dla prototypu o długości 30 cm. Rozdzielczość energetyczna wyniosła 9% dla 340 keV - to jest dla energii odpowiadającej zboczu Comptona dla kwantów gamma o energii 5 1 1 keV. Rozdzielczość czasowa (z ang. CRT) została ustalona na 280 ps, a rozdzielczość przestrzenna (z ang. PSF) w 1 cm poza centrum testowanego prototypu, wyniosła 9.8 mm i 6.7 mm dla odpowiednio rozdzielczości poprzecznej do osi detektora i osiowej. Wyniki tej pracy były podstawą do zaprojektowania prototypu tomograpu J-PET o średnicy pola obrazowania wynoszącej 85 cm i szerokości 50 cm. Autor pracy brał udział w konstrukcji prototypu na całe ciało od etapu montażu do pomiarów podobnych do opisanych w tej pracy.pl
dc.affiliationWydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej : Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiegopl
dc.contributor.advisorMoskal, Paweł - 100401 pl
dc.contributor.authorNiedźwiecki, Szymon - 115136 pl
dc.contributor.institutionJagiellonian University. Faculty of Physics, Astronomy and Applied Computer Science. Institute of Physicspl
dc.contributor.reviewerBrzychczyk, Janusz - 100130 pl
dc.contributor.reviewerOelert, Walterpl
dc.date.accessioned2019-04-26T07:51:02Z
dc.date.available2019-04-26T07:51:02Z
dc.date.openaccess0
dc.date.submitted2019-03-26pl
dc.description.accesstimew momencie opublikowania
dc.description.additionalBibliogr. s. 145-151pl
dc.description.physical151pl
dc.description.versionostateczna wersja autorska (postprint)
dc.identifier.callnumberDokt. 2019/060pl
dc.identifier.projectROD UJ / OPpl
dc.identifier.urihttps://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/73765
dc.languageengpl
dc.placeCracowpl
dc.rightsCopyright*
dc.rights.licenceOTHER
dc.rights.simpleviewWolny dostęp
dc.rights.urihttp://ruj.uj.edu.pl/4dspace/License/copyright/licencja_copyright.pdf*
dc.share.typeotwarte repozytorium
dc.subject.enPET tomographypl
dc.subject.enmedical imaginingpl
dc.subject.enmedical diagnosticspl
dc.subject.enPET scannerspl
dc.subject.pltomografia PETpl
dc.subject.plobrazowanie medycznepl
dc.subject.pldiagnostyka medycznapl
dc.subject.plskanery PETpl
dc.titleDouble-strip prototype of polymer time-of-flight positron emission tomograph based on multi-level analog electronicspl
dc.title.alternativeDwupaskowy prototyp pozytonowego emisyjnego tomografu czasu przelotu opartego o wieloprogową elektronikę analogową oraz scyntylatory polimerowepl
dc.typeThesispl
dspace.entity.typePublication
dc.abstract.enpl
The aim of this work was to construct and perform tests of a prototype Positron Emission Tomography (PET) scanner consisting of two detection modules. Each module consisted of a long plastic scintillator strip and was read-out from both sides by fast vacuum tube photomultipliers. Two dimensions of strips were tested: 5 x 19 x 300 mm3 and 7 x 19 x 500 mm3. It was shown, that one can successfully utilise plastic scintillators for 5 1 1 keV gamma quanta registration and determination of e+ e - annihilation position. The research presented in this thesis was conducted in the framework of the J-PET collaboration, whose aim is the elaboration of the cost-effective method for construction of total-body PET. In the course of this work a R9800 Hamamatsu photomultiplier is selected for the first prototype of the total-body J-PET scanner and a multi-threshold constant threshold board design is decided to be used for time of interaction and energy loss measurement. An optimisation method of detector parameters: voltage supplied and threshold for front end-boards is provided. The main comparison with commercial scanners was performed for a 30 cm long prototype. The fractional energy resolution is determined to be 9% at 340 keV - which is equal to the Compton edge for 5 1 1 keV gamma quanta. The Coincidence Resolving Time (CRT) is determined to be 280 ps and Point Spread Function (PSF) at 1 cm off the center of tested prototype was equal to 9.8 mm and 6.7 mm for transaxial and axial resolutions, respectively. Result of this thesis constituted the basis for the project of the full scale prototype with diamater of 85 cm and axial field of view of 50 cm. The author of this thesis was taking part in the costruction of the first full scale whole-body prototype from the stage of mechanical assembly to assistance in performing measurements similiar to the ones as described in the thesis.
dc.abstract.plpl
Celem tej pracy było skonstruowanie i wykonanie testów prototypu skanera PET składającego się; z dwóch modułów detekcyjnych. Każdy z modułów zbudowany był z długich plastikowych pasków scyntylacyjnych oraz odczytywany był z dwóch stron za pomocą szybkich fotopowielaczy próżniowych. Zostały przetestowane dwa wymiary pasków: 5 x 19 x 300 mm3 oraz 7 x 19 x 500 mm3. Zostało pokazane, że można z sukcesem wykorzystać scyntylatory plastikowe do detekcji kwantów gamma o energii 5 1 1 keV oraz wyznaczenia miejsca anihilaq'i e+e- . Badania przedstawione w tej dysertacji wykonane zostały w ramach pracy w zespole badawczym J-PET, której celem jest opracowanie metody na budowę opłacalnego skanera PET pozwalającego na badanie całego ciała pacjenta. W pracy, do konstrukcji prototypu skanera J-PET na całe ciało, zostaje wybrany fotopowielacz R9800 firmy Hamamatsu oraz projekt wielopoziomowej, stało progowej płyty do wyznaczenia czasu oddziaływania i pomiaru strat energii. Zostały również przedstawione metody optymalizacji parametrów detektora: napięcia zasilania oraz progów dla płyt odczytu. Główne porównanie z komercyjnymi skanerami, zostało wykonane dla prototypu o długości 30 cm. Rozdzielczość energetyczna wyniosła 9% dla 340 keV - to jest dla energii odpowiadającej zboczu Comptona dla kwantów gamma o energii 5 1 1 keV. Rozdzielczość czasowa (z ang. CRT) została ustalona na 280 ps, a rozdzielczość przestrzenna (z ang. PSF) w 1 cm poza centrum testowanego prototypu, wyniosła 9.8 mm i 6.7 mm dla odpowiednio rozdzielczości poprzecznej do osi detektora i osiowej. Wyniki tej pracy były podstawą do zaprojektowania prototypu tomograpu J-PET o średnicy pola obrazowania wynoszącej 85 cm i szerokości 50 cm. Autor pracy brał udział w konstrukcji prototypu na całe ciało od etapu montażu do pomiarów podobnych do opisanych w tej pracy.
dc.affiliationpl
Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej : Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego
dc.contributor.advisorpl
Moskal, Paweł - 100401
dc.contributor.authorpl
Niedźwiecki, Szymon - 115136
dc.contributor.institutionpl
Jagiellonian University. Faculty of Physics, Astronomy and Applied Computer Science. Institute of Physics
dc.contributor.reviewerpl
Brzychczyk, Janusz - 100130
dc.contributor.reviewerpl
Oelert, Walter
dc.date.accessioned
2019-04-26T07:51:02Z
dc.date.available
2019-04-26T07:51:02Z
dc.date.openaccess
0
dc.date.submittedpl
2019-03-26
dc.description.accesstime
w momencie opublikowania
dc.description.additionalpl
Bibliogr. s. 145-151
dc.description.physicalpl
151
dc.description.version
ostateczna wersja autorska (postprint)
dc.identifier.callnumberpl
Dokt. 2019/060
dc.identifier.projectpl
ROD UJ / OP
dc.identifier.uri
https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/73765
dc.languagepl
eng
dc.placepl
Cracow
dc.rights*
Copyright
dc.rights.licence
OTHER
dc.rights.simpleview
Wolny dostęp
dc.rights.uri*
http://ruj.uj.edu.pl/4dspace/License/copyright/licencja_copyright.pdf
dc.share.type
otwarte repozytorium
dc.subject.enpl
PET tomography
dc.subject.enpl
medical imagining
dc.subject.enpl
medical diagnostics
dc.subject.enpl
PET scanners
dc.subject.plpl
tomografia PET
dc.subject.plpl
obrazowanie medyczne
dc.subject.plpl
diagnostyka medyczna
dc.subject.plpl
skanery PET
dc.titlepl
Double-strip prototype of polymer time-of-flight positron emission tomograph based on multi-level analog electronics
dc.title.alternativepl
Dwupaskowy prototyp pozytonowego emisyjnego tomografu czasu przelotu opartego o wieloprogową elektronikę analogową oraz scyntylatory polimerowe
dc.typepl
Thesis
dspace.entity.type
Publication
Affiliations

* The migration of download and view statistics prior to the date of April 8, 2024 is in progress.

Views
3
Views per month
Views per city
Krakow
1
Warsaw
1
Downloads
niedzwiecki_double-strip_prototype_of_polymer_time-of-flight_positron_2019.pdf
1