MICRO-SPECT探测器及其电子学设计

论文摘要

高分辨率高探测效率的MicroSPECT是近年来核医学影像领域的研究热点,它在病理和药物研究方面有着重要的意义。MicroSPECT的探测器及其电子学则是其硬件设计的重点和难点。本论文对MicroSPECT的探测器的设计进行了系统的调研,重点比较了闪烁探测器和CdZnTe(镉锌碲)探测器两种设计方案。对于闪烁探测器,论文调研和总结了相关文献资料,使用蒙特卡罗方法模拟了γ光子的探测过程,并研究了晶体厚度对闪烁探测器系统分辨率的影响。对于其配套的数据采集电路,论文提出了几种新的方法,例如波形采样拟合法、防止峰堆积法(PPM)等来提高系统的计数率和信号采样精度。对于CdZnTe探测器,论文根据其特性设计了封装机构,并对探测器的256路探测单元进行了性能测试和统计。对于其配套的数据采集电路,论文使用可编程逻辑器件(PLD)实现了数据采集的逻辑控制以及与USB接口芯片之间的数据传输,缩小了系统体积,提高了系统集成度。另外,论文设计了与探测器相配套的其他模块,包括高低压电源、机架结构及电机的控制等。

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 MicroSPECT 项目介绍
• 1.2 MicroSPECT 发展近况
• 1.3 本论文的主要研究课题
• 第2章 闪烁探测器
• 2.1 闪烁体
• 2.2 位置灵敏光电倍增管
• 2.3 闪烁探测器
• 2.4 数据采集电路
• 2.5 峰堆积处理
• 2.5.1 波形采样拟合法
• 2.5.2 防峰堆积法
• 2.6 本章小结
• 第3章 CdZnTe 探测器
• 3.1 探测器原理
• 3.2 探测器封装设计
• 3.3 探测器性能测量与分析
• 3.4 探测器的选择
• 3.5 数据采集电路
• 3.6 机架与电机控制
• 3.7 电源
• 3.8 本章小结
• 第4章 数据采集控制
• 4.1 可编程逻辑器件的原理
• 4.1.1 基于乘积项的CPLD 结构
• 4.1.2 基于查找表结构的FPGA 结构
• 4.1.3 选择CPLD 还是FPGA
• 4.2 设计输入
• 4.2.1 总体设计方案和结构
• 4.2.2 地址编码
• 4.2.3 数据重组
• 4.2.4 计数器和A/D 时序控制
• 4.2.5 其他控制信号
• 4.3 功能仿真
• 4.4 综合编译
• 4.5 后仿真
• 4.6 下载调试
• 4.7 接口数据重组
• 4.8 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 声明
• 附录A CdZnTe 探测器信号处理和采集电路
• 附录B 电机控制电路
• 附录C 电源模块电路
• 附录D 数据采集控制模块Verilog 源程序
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果