基于Bulk CsPbBr3晶体的光学快速时序技术用于TOF-PET和质子程度验证
仪器与探测器
2025-10-07 v1 医学物理
摘要
氟化物钙钛矿半导体如CsPbBr3 (CLB) 正在成为需要非常高能量分辨率且可能实现精细探测器分割的伽马射线探测器。半导体探测器通常因漂移时间较长而表现出较差的时序分辨率。最近，我们提出利用部分透明半导体中的洛伦兹光成分来提升此类探测器的时序性能。通过光学仿真和实验测量，调查了511 keV伽马射线与CLB相互作用产生的洛伦兹光。测量了与NUV-MT硅光多极管耦合的两个相同规格的CLB晶体 (3 x 3 x 5 mm3) 的时序性能。基于我们的仿真框架，实验测得511 keV光电相互作用在CLB中产生平均9.5个555至900 nm波长的洛伦兹光子。实验上，我们检测到的光子数比仿真多2至3倍。检测到额外光子的最可能解释是CLB在紫外波段的部分透明性，或CLB在室温下轻微的散光。通过触发超过2个已触发的SiPM单元并进行时间步校正后，测得Coincidence时序分辨率 (CTR) 为419 ps FWHM。测得的CTR证明了利用洛伦兹光成分为快速时序应用提供了可行性，旨在实现完整的3D定位。
引用
@article{arxiv.2504.21123,
title = {Light-Based Fast Timing in Bulk CsPbBr3 Crystals for TOF-PET and Proton Range Verification},
author = {Nicolaus Kratochwil and Leonor Rebolo and Indra R. Pandey and Joshua W. Cates and Emilie Roncali and Joshua H. Palmer and Gerard Arino-Estrada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.21123},
year = {2025}
}
备注
Under review in IEEE TRPMS