具有改进的定时分辨率的读出电子设备制造技术

本申请提供一种用于与PET成像系统中的光电检测器阵列接口连接的多信道ASIC包括前端电路，所述前端电路被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且从所述光电检测器阵列接收模拟信号。所述ASIC包括时间鉴别电路，所述时间鉴别电路包括低输入阻抗放大器。所述低输入阻抗放大器被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且接收将来自所述光电检测器阵列的所述模拟信号求和的信号并且基于所述求和的信号生成用于定时检出的命中信号。所述ASIC包括能量电路，所述能量电路可操作地耦合到所述前端电路并且被配置成基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和的能量输出信号以及基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和的位置输出信号。

Readout Electronic Equipment with Improved Timing Resolution

The present application provides a multi-channel ASIC for interfacing with a photodetector array in a PET imaging system, including a front-end circuit configured to couple to the photodetector array and receive analog signals from the photodetector array. The ASIC includes a time discrimination circuit which includes a low input impedance amplifier. The low input impedance amplifier is configured to couple to the photodetector array and receive a signal summing the analog signal from the photodetector array and generate a hit signal for timing detection based on the summation signal. The ASIC includes an energy circuit operatively coupled to the front-end circuit and configured to generate a summation energy output signal based on each analog signal in the analog signal and a summation position output signal based on each analog signal in the analog signal.

【技术实现步骤摘要】
具有改进的定时分辨率的读出电子设备
本申请涉及成像，且更具体地说，涉及用于处理由固态光电倍增器装置生成的模拟信号的设备和方法。
技术介绍
硅光电倍增器(SiPM)是用于检测撞击光子的被动淬火盖革模式雪崩光电二极管(APD)阵列。SiPM可提供关于某些参数的信息，如撞击事件的时间、与事件相关联的能量以及事件在检测器内的位置。这些参数可通过应用到由SiPM生成的模拟信号的处理算法来确定。一些常规SiPM可产生非常快的信号，这可以提供高定时准确度。与传统的真空光电倍增管(PMT)相比，SiPM提供了某些优点并且因此用于许多应用，包括用于医学成像的正电子发射断层扫描(PET)。这些优点包括更好的光子检测效率(即，检测到撞击光子的高可能性)、致密性、坚固性、低操作电压、对磁场的不敏感性以及低成本。然而，与尺寸为38mm×38mm的PMT相比，由于其2mm×2mm到6mm×6mm的小尺寸，因此需要多个SiPM来覆盖PMT的面积，这需要增加读出电子设备的数量。为了在读出电子设备的成本和功率消耗都不增加大的成本的情况下，利用SiPM的改进，有必要简化与SiPM耦合的读出架构，同时保持SiPM信号在上升沿和信号长度方面的完整性。
技术实现思路
下面概述了与最初要求保护的主题在范围上相当的某些实施例。这些实施例不旨在限制要求保护的主题的范围，相反，这些实施例旨在仅提供对主题的可能形式的简要概述。实际上，本主题可包含可与下文所阐述的实施例类似或不同的多种形式。根据第一实施例，提供一种用于与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的多信道专用集成电路(ASIC)。所述ASIC包括前端电路，所述前端电路被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且从所述光电检测器阵列接收模拟信号。所述ASIC还包括时间鉴别电路，所述时间鉴别电路包括低输入阻抗放大器，所述低输入阻抗放大器被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且接收将来自所述光电检测器阵列的所述模拟信号求和的信号并且基于所述求和的信号生成用于定时检出的命中信号。所述ASIC进一步包括能量电路，所述能量电路可操作地耦合到所述前端电路并且被配置成基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和能量输出信号和求和位置输出信号。所述求和能量输出信号表示所述光电检测器阵列中检测到的辐射的能量水平，并且所述求和位置输出信号表示所述检测到的辐射在所述光电检测器阵列中的的位置。根据第二实施例，提供一种与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的方法。所述方法包括：使用前端电路从所述光电检测器阵列中的每个光电检测器接收模拟信号。所述方法还包括：使用包括低输入阻抗放大器的时间鉴别单元基于将来自所述光电检测器阵列的所述模拟信号求和的信号来生成用于定时检出的命中信号。所述方法进一步包括：使用可操作地耦合到所述前端电路的能量电路基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和能量输出信号，所述求和能量输出信号表示所述光电检测器阵列中检测到的辐射的能量水平。所述方法还进一步包括：使用所述能量电路基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和位置输出信号，所述求和位置输出信号表示所述检测到的辐射在所述光电检测器阵列中的位置。根据第三实施例，提供了一种用于与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的多信道专用集成电路(ASIC)。所述ASIC包括前端电路，所述前端电路被配置成电容耦合到所述光电检测器阵列中的每个光电检测器并且从所述光电检测器接收模拟信号。所述ASIC还包括时间鉴别电路，所述时间鉴别电路包括低输入阻抗放大器，所述低输入阻抗放大器被配置成导电耦合到所述光电检测器阵列中的每个光电检测器并且接收将来自所述光电检测器阵列的所述模拟信号求和的信号并且基于所述求和的信号生成用于定时检出的命中信号，其中所述低输入阻抗放大器具有1欧姆或更小的输入阻抗。所述ASIC进一步包括能量电路，所述能量电路可操作地耦合到所述前端电路并且被配置成基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和能量输出信号以及基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和位置输出信号，所述求和能量输出信号表示所述光电检测器阵列中检测到的辐射的能量水平，并且所述求和位置输出信号表示所述检测到的辐射在所述光电检测器阵列中的位置。具体地，本申请技术方案1涉及一种用于与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的多信道专用集成电路(ASIC)。所述ASIC包括前端电路，所述前端电路被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且从所述光电检测器阵列接收多个离散模拟信号。所述ASIC包括时间鉴别电路，所述时间鉴别电路包括低输入阻抗放大器。所述低输入阻抗放大器被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且接收将来自所述光电检测器阵列的多个模拟信号求和的信号并且基于所述求和的信号生成用于定时检出的命中信号。所述ASIC包括能量电路，所述能量电路可操作地耦合到所述前端电路并且被配置成基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和能量输出信号和求和位置输出信号。所述求和能量输出信号表示所述光电检测器阵列中检测到的辐射的能量水平，并且所述求和位置输出信号表示所述检测到的辐射在所述光电检测器阵列中的位置。本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，针对能量和位置信号的所述前端电路未耦合到所述时间鉴别电路。本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，所述低输入阻抗放大器具有大于200MHz的带宽。本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，所述前端电路基于施加到所述光电检测器阵列的高电压极性来耦合到所述光电检测器阵列中每个光电检测器的阴极或阳极。本申请技术方案5涉及根据技术方案4所述的ASIC，其中，所述前端电路被配置成电容耦合到所述光电检测器阵列中的每个光电检测器。本申请技术方案6涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，所述时间鉴别电路导电耦合到所述光电检测器阵列中的每个光电检测器。本申请技术方案7涉及根据技术方案6所述的ASIC，其中，所述时间鉴别电路根据施加到所述光电检测器阵列的高电压极性来导电耦合到阳极侧或阴极侧。本申请技术方案8涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，所述低输入阻抗放大器包括共基极放大器或共栅极放大器。本申请技术方案9涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，根据所述光电检测器阵列中每个光电检测器的对应位置，位置信号与可配置权数相加。本申请技术方案10涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，所述低输入阻抗放大器具有1欧姆或更小的输入阻抗。本申请技术方案11涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，所述前端电路包括至少一个功率小于3mW的低功率放大器。本申请技术方案12涉及根据技术方案1所述的ASIC，其中，所述光电检测器阵列包括盖革(Geiger)模式雪崩光电二极管阵列。本申请技术方案13涉及一种与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的方法。所述方法包括使用前端电路从所述光电检测器阵列中的每个光电检测器接收模拟信号。所述方法包括使用包括低输入阻抗放大器的时间鉴别单元基于将来自所述光电检测器阵列的所述模拟信号求和的信号来生成用于定时检出的命中信号。所述方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的多信道专用集成电路(ASIC)，所述ASIC包括：前端电路，其被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且从所述光电检测器阵列接收多个离散模拟信号；时间鉴别电路，其包括低输入阻抗放大器，所述低输入阻抗放大器被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且接收将来自所述光电检测器阵列的多个模拟信号求和的信号并且基于所述求和的信号生成用于定时检出的命中信号；以及能量电路，其可操作地耦合到所述前端电路并且被配置成基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和能量输出信号和求和位置输出信号，所述求和能量输出信号表示所述光电检测器阵列中检测到的辐射的能量水平，并且所述求和位置输出信号表示所述检测到的辐射在所述光电检测器阵列中的位置。

【技术特征摘要】
2017.06.22 US 15/6303341.一种用于与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的多信道专用集成电路(ASIC)，所述ASIC包括：前端电路，其被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且从所述光电检测器阵列接收多个离散模拟信号；时间鉴别电路，其包括低输入阻抗放大器，所述低输入阻抗放大器被配置成耦合到所述光电检测器阵列并且接收将来自所述光电检测器阵列的多个模拟信号求和的信号并且基于所述求和的信号生成用于定时检出的命中信号；以及能量电路，其可操作地耦合到所述前端电路并且被配置成基于所述模拟信号中的每个模拟信号来生成求和能量输出信号和求和位置输出信号，所述求和能量输出信号表示所述光电检测器阵列中检测到的辐射的能量水平，并且所述求和位置输出信号表示所述检测到的辐射在所述光电检测器阵列中的位置。2.根据权利要求1所述的ASIC，其中，针对能量和位置信号的所述前端电路未耦合到所述时间鉴别电路。3.根据权利要求1所述的ASIC，其中，所述低输入阻抗放大器具有大于200MHz的带宽。4.根据权利要求1所述的ASIC，其中，所述前端电路基于施加到所述光电检测器阵列的高电压极性来耦合到所述光电检测器阵列中每个光电检测器的阴极或阳极。5.根据权利要求1所述的ASIC，其中，所述时间鉴别电路导电耦合到所述光电检测器阵列中的每个光电检测器。6.一种与正电子发射断层扫描(PET)成像系统中的光电检测器阵列接口连接的方法，所述方法包括：使用前端电路从所述光电检测器阵列中的每个光电检测器接收模拟信号；使用包括低输入阻抗放大器的时间鉴别单元基于将来自所述光电检测器阵列的所述模拟信号求和的信号来生成用于定时检出的命中信号；使用可操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：C金，AT卞，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US