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本论文主要工作是探讨高位置分辨的像素阳极碲锌镉探测器在正电子发射断层显像装置中应用的可能性,并成功地利用350微米的像素阳极碲锌镉探测器获得了500微米分辨率的PET图像。使用蒸镀的方法将20mm×20mm×5mm的碲锌镉晶片制作成350微米见方多个独立阳极平面和一个共享阴极平面,其中阳极极面的大小为250微米像素和100微米间隙。应用相同的碲锌镉晶片,进行相同蒸镀,制作了600微米像素阳极探测器,并与350微米探测器进行性能对比,两种阳极探测器的间隙相同。利用三种不同能量的非准直伽玛源(59.5keV,122keV,和511keV),与一个准直钴-57伽玛源(122keV),对碲锌镉探测器进行了扫描,测量探测器的能量分辨、位置分辨,并研究了相邻探测器中的电荷共享。该准直束宽度远小于探测器像素阳极的大小,扫描的步长为50微米。通过将获取的事件按照测量到电信号的探测器数量分为单阳极信号事件和双阳极信号事件,其中双阳极信号事件即为电荷共享事件,并且分析了不同能量测量中,两个相邻600微米和350微米阳极间的电荷共享。实验结果显示电荷共享事件的几率随着伽玛射线能量的增加以及阳极尺寸的减小而增加。对于600微米和350微米像素阳极的碲锌镉探测器,关联的相邻阳极的信号幅度二维谱都显示当准直束打到间隙时,电荷共享事件的几率达到峰值。同时600微米像素阳极探测器的能量分辨率好于350微米像素阳极探测器的能量分辨率。当探测器的偏压为-1000V时,我们利用准直122keV和511keV伽玛束测量了350微米像素阳极碲锌镉探测器的本征能量分辨率。实验显示,对于122keV伽玛光子,利用单阳极事件测得的位置分辨率范围为340微米,利用电荷共享事件测得的分辨率为360微米;对于511keV伽玛光子,单阳极事件的位置分辨率范围为410微米,电荷共享宽度为520微米。准直束的有效宽度为270微米×270微米,实验值未扣除准直束宽度。我们用两种方法分析了射线作用深度(Depth of interaction, DOI),即阴极阳极比值法和电子漂移时间法。实验证明对于350微米像素阳极碲锌镉探测器,阴极阳极比值法给出比电子漂移法更好的DOI信息,对122keV和511keV测量都是如此。对于单阳极全能峰事件,阴极阳极比值和电子漂移时间之间明显存在一个线性关系,我们发展了一种基于该线性关系的对碲锌镉探测器的时间分辨率的修正方法。基于正电子发射断层显像(PET)的原理,我们利用350微米像素阳极碲锌镉探测器和西门子Inveon镥硅酸盐(LSO)闪烁体探测器阵列建立了一套符合测量系统。并且分析了三种不同的符合触发模式对于PET图像分辨率的影响,(1)触发时间来自LSO信号,(2)触发时间来自碲锌镉阳极信号,(3)触发时间来自碲锌镉阴极信号。实验测量显示最好的图像分辨率来自LSO信号触发。我们用一个NEMA NU4标准Na-22点源进行PET成像实验,该点源直径为250微米,封装在一个边长为10mm的正方形丙酸烯塑料中。利用Virtual-Pinhole PET (VP-PET)结构,其中碲锌镉探测器到旋转中心(COR)的距离为23mm, LSO探测器到COR的距离为127mm,将Na-22点源至于偏离COR750微米的位置,我们获得了670微米分辨的PET图像。符合事件仅来自单阳极信号事件触发,图像重建算法为二维滤波反投影(Filtered back-projection, FBP)。然后移动Na-22点源1.2mm再成像一次,两次实验的PET融合图像中点源位置能很好的区分开来。如果我们将电荷共享事件包括进来,保证获得信号的阳极信号幅度总是大于临近阳极的信号幅度,PET图像的分辨率下降到730微米,但是系统的计数率增加了2.5到3倍。利用该符合装置,我们测量了碲锌镉阳极信号与LSO闪烁体信号之间的时间差,结合碲锌镉阴极阳极比值以及用FlashADC系统测量的电子漂移时间,利用我们发展的时间校正方法对碲锌镉探测器的时间分辨率进行了初步测量,实验结果证明了该方法的有效性。为了在实验上探索350微米像素阳极碲锌镉探测器作为PET insert装置能够达到的极限分辨,我们将LSO探测器到点源的距离增加一倍,以增加VP-PET的分辨放大的效果,同时数据获取的时间增加四倍,以积累相当的统计事件。单阳极事件的PET图像分率提高到了590微米,包含电荷共享事件的PET图像分辨率为640微米。我们按照中间阳极和临近阳极信号幅度的比值把350微米的阳极分为5个区域,并且重建了各区域的电荷共享事件。通过对电荷共享事件的插值算法重建,Na-22点源的PET图像分辨率进一步提高到了560微米。因此我们得出结论,如果将350微米碲锌镉探测器作为Insert装置并集成到小动物PET装置中,小动物PET的图像分辨率将提高到500微米水平。