肿瘤组织影像监测系统的后继逻辑处理单元

　  随着原子核物理、探测技术和加速器技术的发展,精确的重离子治癌成为可能。癌变组织的无创伤诊断成为癌症诊断的发展方向和潮流。德国的GSI和日本的HIMAC都开展了重离子治疗癌症的项目研究,并开始为患者治疗。目前,全世界已建立了300多台PET装置应用于临床诊断。

随着中国科学院近代物理研究所HIRFL-CSR重离子冷却储存环的建立,以及离子治癌辐照生物研究的深入开展,研制肿瘤组织诊断用对扇形正电子断层影像(DPET, double-sec-tor positron emission tomography)装置是十分有意义的。本文将重点介绍为该装置研制的探测器输出信号的后继逻辑处理单元。

1　探测系统其后继电子学电路简介

探测单元的后继电子学电路原理图如1。

探测部分被放置在一避光黑色盒内。137Csγ源经0.5 cm铅孔准直后入射到距源120 cm的BGO晶体上。BGO晶体用硅脂与多阳极光电倍增管耦合,输出的64路的光电信号经DPC电桥处理后分出4路读出。每路信号进入线性输出电子学线路插件后被分为两路,其中的四路分别通过甄别和成形进入符合线路处理为ADC的门信号,另外四路分别进行放大处理后进入ADC ,通过CAMAC系统进行获取。

电子学系统主要完成信号放大处理、数字化处理和符合处理3个主要过程。每个探测单元的读出信号通过放大、脉冲成形和甄别进入ADC进行采集(门信号由光电倍增管打拿极的时间信号给出)。其后信号进入读出缓存器DPM ,该缓存器读入的过程中实时地输出数据,在尽可能短的时间内将信号通过数据总线传到基于DSP处理的单事件触发的I/O数据端口。每个触发事件通过光纤传输线进入相应的扇形探测器PXI数据机箱。每个扇形探测器的有序触发事件通过PXI的服务器进行门时间内的对事件符合,符合后的数据即可进行相应的影像处理。

2　后继逻辑处理单元基本构成

后继逻辑处理单元主要包括甄别电路,展宽电路,多路符合电路,延迟可调电路,输出脉宽可调电路,基准电压调节电路,ECL /NIM电平转换,ADC门信号的输出电路等几部分组成。其原理框图如图2所示。

3　主要单元工作电路简介

如前所述,后继逻辑处理单元主要有甄别电路,展宽电路,多路符合电路,延迟可调电路,输出脉宽可调电路等几部分组成,以下简要介绍主要电路部分的构成与工作原理。

3.1　甄别电路

探测单元的信号输出采用DPC电阻链电荷分除读出线路结构(图3),将H7546B 64路阳极用电阻连接,简化成4路输出信号X1、X2、Y1、Y2。通过X1、X2、Y1、Y2计算出入射光子的位置,极大减少了数据量和读出电子学电路,从而极大降低DPET的研制成本。