基于 SiPM 读出的大尺寸单块 LaCl$_{3}$(Ce) 晶体中 γ 射线位置重建

我们报道了与 8$\times$8 像素硅光电倍增管（SiPM）传感器光耦合的大尺寸 LaCl$_{3}$(Ce) 单块晶体的空间响应表征。针对 511 keV 的 $\gamma$ 射线，使用三种不同晶体厚度（10 mm、20 mm 和 30 mm）进行了系统研究，三者均为平面几何，底面尺寸为 50$\times$50 mm$^2$。本工作中我们研究并比较了两种用于确定主要 $\gamma$ 射线击中位置的方法。一方面，基于闪烁光分布解析模型拟合的方法在线性度和视场方面提供最佳结果，空间分辨率接近 $\sim$1 mm FWHM。另一方面，基于神经网络的位置重建技术提供相似的线性度和视场，可达空间分辨率为 $\sim$3 mm FWHM。对于第三空间坐标 $z$（即相互作用深度），我们实现了一种基于在特定高度处所测闪烁光分布截面的逆线性校准方法。本工作表征的探测器旨在用于开发所谓具备康普顿成像能力的全能量探测器（i-TED），以通过飞行时间（TOF）技术增强中子俘获截面的灵敏度和选择性测量。