CONSUEGRA, D. et al. MCP-PMT timing at low light intensities with a DRS4 evaluation board. []. , 65, pp.42-46.   27--2019. ISSN 0864-084X.

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Positron emission tomography (PET) is one of the most important diagnostic tools in medicine, allowing three-dimensional imaging of functional processes in the body. It is based on a detection of two gamma rays with an energy of 511 keV originating from the point of annihilation of the positron emitted by a radio-labeled agent. By measuring the difference of the arrival times of both annihilation photons it is possible to localize the tracer inside the body. Gamma rays are normally detected by a scintillation detector, whose timing accuracy is limited by a photomultiplier and a scintillator. By replacing a photo sensor with a microchannel plate PMT (MCP-PMT) and a scintillator with Cherenkov radiator, it is possible to localize the interaction position to the cm level. In a pioneering experimental study with Cherenkov detectors using PbF 2 crystals and microchannel plate photomultiplier tubes MCP-PMT a time resolution better than 100 ps was achieved. In this work a DRS4 digital ring sampler chip was used to read out single photon output signals from two different MCP-PMTs (Hamamatsu R3809 and Burle 85001) with a sampling rate of 5×109 samples/s. The digitized waveforms were analyzed and a comparison between the two detectors timing response was made. The time resolutions achieved were (161 ± 2.21) ps and (220 ± 2.63) ps FWHM for the Hamamatsu and Burle MCP-PMT respectively. No significant variances were observed in the study of the behavior of the FWHM when both MCP-PMT were scanned.

La tomografía por emisión de positrones (PET) es una importante herramienta en el diagnóstico médico ya que permite la obtención de imágenes tridimensionales de los procesos funcionales en el cuerpo. La técnica está basada en la detección de los dos cuantos gamma de 511 keV originados en la aniquilación del positrón emitido por el radiofármaco administrado al paciente. Midiendo la diferencia en la llegada de los dos cuantos gamma es posible determinar la posición en la que ocurrió la aniquilación. En los equipos convencionales son utilizados detectores centellantes cuya respuesta temporal está limitada por el fotomultiplicador y el cristal centellante. Remplazando el fotomultiplicador por un PMT (MCP-PMT) y el cristal centellante por un detector Cherenkov, es posible localizar la posición en la que ocurrió la aniquilación con una exactitud a nivel de pocos centímetros. En previos resultados experimentales utilizando detectores Cherenkov con cristales de PbF 2 y MCP-PMT se alcanzó una respuesta temporal de menos de 100 ps. En este trabajo fue utilizado un chip DRS4 con una velocidad de procesamiento de las señales de 5×109 samples/s para la lectura de la salida de fotones únicos de los dos MCP-PMT estudiados (Hamamatsu R3809 y Burle 85001). Las señales digitalizadas fueron analizadas y se realizó una comparación entre la respuesta temporal obtenida para ambos MCP-PMT. El tiempo de respuesta obtenido en términos de FWHM fue de (161 ± 2.21) ps y (220 ± 2.63) ps para los MCP-PMT Hamamatsu y Burle respectivamente. No se detectaron variaciones significativas en el FWHM al escanearse la superficie activa de ambos MCP-PMT .

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