Test bench of silicon photomultiplier for positron emission tomography application

Abstract

Typically the medical imaging devices have been based on scintillator crystals coupled to photomultipliers tubes. But the problems to combine them with high electromagnetic fields and the relatively high cost per unit surface, opens new opportunities on the field for a different type of detector named silicon photomultiplier. These ones offer an alternative solution to combine the high gain of the photomultipliers tubes, and the insensitiveness to the magnetic field, high quantum efficiency and compact structure of the avalanche photodiodes. That allows an increasing quality on the medical imaging technics, such as positron emission tomography, which implies a better and early detection of different diseases. In this study a very promising results for coincidence time resolution and single photon time resolution coming from the silicon photomultiplier combined with a readout electronics developed by SiUB group are shown, where we are trying to reach the limit of the technology.

Típicamente la imagen médica estaba basada en utilizar cristales centelleantes acoplados a tubos fotomultiplicadores. Pero los problemas que presentan a la hora de combinarlos con campos electromagnéticos y el relativo alto coste por unidad de área, abre nuevas oportunidades para un tipo diferente de fotodetector, llamados fotomultiplicadores de silicio. Estos combinan la alta ganancia de los tubos fotomultiplicadores y la insensibilidad a los campos electromagnéticos, la alta eficiencia cuántica y la compactación de los fotodiodos de avalancha. Esto permite mejor las técnicas de imagen médica, como pueden ser la tomografía por emisión de positrones, lo que implica una mejor y más rápida detección de diferentes enfermedades. En este estudio encontramos unos prometedores resultados para la resolución temporal en coincidencia y para single photon, proveniente del fotomultiplicador de silicio y leyendo su señal a través de una placa de electrónica desarrollada por el grupo de investigación SiUB, donde estamos llegando al límite de la tecnología.

Típicament la imatge medica estava basada en utilitzar cristalls centellejadors acoblats a tubs fotomultiplicadors. Però els problemes que presenten alhora de combinar-los amb camps electromagnètics i el relatiu alt cost per unitat d'àrea, obre noves oportunitats per a un tipus diferent de fotodetector, anomenats fotomultiplicadors de silici. Aquests combinen l'alt guany dels tubs fotomultiplicadors i la insensibilitat als camps electromagnetics, l'alta eficiència quàntica i la compactació dels fotodíodes d'allau. Això permet millor les tècniques d'imatge medica, com poden ser la tomografia per emissió de positrons, el que implica una millor i mes ràpida detecció de diferents infermetats. En aquest estudi trobarem uns prometedors resultats per a la resolució temporal en coincidència i per a single photon, provinent del fotomultiplicador de silici i llegint la seva senyal a través d'una placa d'electrònica desenvolupada pel grup d'investigació SiUB, on estem arribant al límit de la tecnologia.