基于硅光电倍增管的位置灵敏探测器技术研究

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1、固密级：——中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文基王建盘电鱼增萱的僮量萎墼握型器撞苤研窒作者姓名：王芸盎指导教师：王宝望班宜虽生罾越堂睦直能塑璺班盎匮学位类别：翌堂学科专业：登塞盔塑翌研究所：高能塑塞班五匮2013年4月ByIlIlllIIIIIIllIllll!IIIlllIIlUlY2431170WangYingjie(CondensedMatterPhysics)DirectedbyWangBaoyiADissertationSubmittedtoTheUniversityofChi

2、neseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentofrequirementForthedegreeofDoctorofphilosophyInstituteofHighEnergyPhysics，ChineseAcademyofSciencesApril，2013研究生学位论文声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。签名

3、：侧、日期：2口B§，22签名：邋：!日期：2旦!多：皇：至2关于学位论文使用投权的说明本人完全了解中国科学院高能物理研究所“关于中国科学院高能物理所研究生论文及研究成果使用权的规定”(2001)高发研生字第315号文件，即：高能物理研究所拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：(1)己获学位的研究生必须按规定提交学位论文，高能物理研究所可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；(2)为教学和科研目的，高能物理研究所可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供科研人员阅读，或在所内网站供科研人员浏览部分内容；(3)

4、根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆等相关部门报送可以公开的学位论文。签名：玉堡查：日期：兰里堡：苎：望摘要闪烁探测器是粒子物理与核物理领域应用最广泛的粒子探测器之一。光电转换器是探测器系统的核心部件，实现了光到电的转换，硅光电倍增管(SiPM)是一种新型的光电器件，具有增益高、体积小、对磁场不敏感等特点，应用前景广阔。本论文研究了SiPM的性能，设计电路提升了SiPM耦合闪烁体的能量分辨率，同时设计了基于SiPM的位置灵敏型闪烁探测器和电子学，探测器位置分辨达到亚毫米量级。针对PET／MRI双模态协同成像需求，研制了基于SiPM

5、+LYSO的小动物PET模块。设计光导解决了SiPM大面积拼接产生死区的问题：设计电荷分配电路，精简了SiPM读出电子学；采用独特的方法从淬灭电路读出时间信息，使探测器时间分辨大幅提升；设计专用读出电路，增加SiPM输出信号幅度，实现了远距离传输，佼电子学与处于磁场中的探测器隔离，结果显示探测器兼容1．5T磁场。研制了基于SiPM的人体PET探测器模块，基于此模块的人体PET在保证性能前提下成本大幅降低。针对辐射防护工作的需求，研制了基于SiPM和闪烁体的计数式×一y射线剂量仪，仪器探测效率高、响应快，目前己在一些放射性实验中得到初步应用。关键词：硅

6、光电倍增管，SiPM，位置灵敏探测器，PETAbstractThescintillationdetectoriSoneofthemostwidelyusedparticledetectiondeviceinnuclearandparticlephysics．Photoelectricconversionelementisthecoreofthedetectorsystem．Thesiliconphotomultiplier(SiPM)isanovelopticaldevices，withthefeatureofcompactness，highgain

7、andmagneticfree．AseriesoftestsweretakentoevaluatetheperformanceofSiPMscintillationdetector,andthenwedevelopedpositionsensitivescintillationdetectorsandfront—endelectronics．Thepositionresolutionachievedsub—millimeterIevel．PETinsertsystemwasdesignedforPET／MRIdual—modesimultaneous

8、imaging．APETmodulethatcomprisesapairofcompact．high-res