评估塑料荧光体在基于SiPM的动物PET扫描仪中作为LYSO替代品的性能：基于GEANT4的仿真分析
仪器与探测器
2025-10-17 v1
摘要
本文系统性地研究了在GEANT4框架下，氕-镱-氧硅 (LYSO) 和塑料荧光体探测器条组的同时分辨时间 (CRT)。晶体通过合适的光耦合方式连接到硅光电子倍增管单垫片 wafer，用于信号读出。垫片读取在垫片处发生光电转换的光子，并生成呈双指数形状的电信号。这些信号用于确定来自点源的背向伽马射线的时间戳，从而在不同的塑料荧光体长度下评估CRT性能。对于LYSO探测器，仿真结果显示CRT响应为174 ps，符合文献中尺寸为2 mm x 2 mm x 10 mm的报告值。为识别与LYSO在511 keV伽马射线光谱效率相当的塑料荧光体尺寸，本文在GEANT4中尝试了商业用塑料BC404和TIFR奥蒂亚实验室自主开发的塑料材料的各种条形长度。结果表明，两种塑料荧光体在25 keV阈值下，等效长度（相同横截面积下）为LYSO晶体长度的4倍。该尺寸下的CRT值为约300 ps。该研究表明，如果开发基于塑料条的动物前临床PET扫描仪，其检测器对的最小可实现图像分辨率（FWHM）约为4.5 cm。
引用
@article{arxiv.2510.14437,
title = {Evaluating plastic scintillator performance as a substitute of LYSO in SiPM based animal PET scanners: A GEANT4 simulation analysis},
author = {Davinder Siwal and P. K. Mohanty and D. Bose and A. Jain},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.14437},
year = {2025}
}