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一种用于核成像的先进100通道读出系统
摘要： 从大规模硅光电倍增管（SiPM）阵列中读取信号是阻碍革命性SiPM技术在核成像系统中应用的基础性技术障碍。传统方法需要使用专用集成电路（ASIC），其开发过程漫长、迭代频繁，且依赖特殊专业知识和工具。皮秒正电子发射断层扫描（Pico-PET）电子系统是一种基于1位Σ-Δ调制和现场可编程门阵列（FPGA）的先进百通道读出系统，该系统体积小巧（6×6×0.8立方厘米）、功耗极低（不足3瓦），并采用市售低成本元件构建。实验研究表明，Pico-PET系统展现出卓越且稳定的性能表现。此外，它还具备核成像系统必需的独特功能，例如能精确、同步且实时地测量100个SiPM的V-I特性曲线、击穿电压及暗电流。FPGA提供的灵活性支持多通道聚类分析及针对不同探测器设计的智能触发功能——这些备受业界青睐的特性是现有核成像专用ASIC和电子系统均未实现的。我们认为，Pico-PET电子系统为长期制约SiPM先进核成像技术发展的瓶颈问题提供了切实可行的解决方案。
关键词： 硅光电倍增管（SiPM）、读出电子学、现场可编程门阵列（FPGA）、核成像、Σ-Δ调制
更新于2025-09-10 09:29:36
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[2017年IEEE核科学研讨会与医学成像会议(NSS/MIC) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2017.10.21-2017.10.28)] 2017年IEEE核科学研讨会与医学成像会议(NSS/MIC) - 闪烁波形采集用2位Σ-Δ调制器设计
摘要： 西格玛-德尔塔调制是模数转换中常用的技术。研究表明，该技术可在现场可编程门阵列（FPGA）上实现，且仅需极少外部模拟元件。赵等人证实，通过累加传统1位西格玛-德尔塔调制器输出的所有元素，即可计算闪烁脉冲能量。然而当采用适合分辨率和动态范围的参数时，系统会经历饱和期。在此期间，尽管积分能量得以保留，但脉冲形状信息会丢失。我们提出一种采用非线性自适应数模转换器（DAC）的2位西格玛-德尔塔调制器设计方案，该方案能保持系统始终不进入饱和状态。每个输出位按DAC可能取值的四种可能值之一进行缩放，从而形成2位调制。实验证明，这种2位调制方式能有效保留脉冲形状信息。
关键词： ??-Δ调制、模数转换、现场可编程门阵列、闪烁波形采集、数模转换器
更新于2025-09-09 09:28:46