Low-noise fast-response readout circuit to improve coincidence time resolution

정지웅; 최용; 백승헌; 정진호; 이상원; 김연경

doi:10.1016/j.net.2023.12.008

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저자정보: 정지웅 (서강대학교) 최용 (서강대학교) 백승헌 (서강대학교) 정진호 (서강대학교) 이상원 (서강대학교) 김연경 (서강대학교)

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology Vol.56 No.4

발행연도: 2024.4

수록면: 1,532 - 1,537 (6page)

DOI: 10.1016/j.net.2023.12.008

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Time-of-flight (TOF) PET detectors with fast-rise-time scintillators and fast-single photon time resolution silicon photomultiplier (SiPM) have been developed to improve the coincidence timing resolution (CTR) to sub-100 ps. The CTR can be further improved with an optimal bandwidth and minimized electronic noise in the readout circuit and this helps reduce the distortion of the fast signals generated from the TOF-PET detector. The purpose of this study was to develop an ultra-high frequency and fully-differential (UF-FD) readout circuit that minimizes distortion in the fast signals produced using TOF-PET detectors, and suppresses the impact of the electronic noise generated from the detector and front-end readout circuits. The proposed UF-FD readout circuit is composed of two differential amplifiers (time) and a current feedback operational amplifier (energy). The ultra-high frequency differential (7 GHz) amplifiers can reduce the common ground noise in the fully-differential mode and minimize the distortion in the fast signal. The CTR and energy resolution were measured to evaluate the performance of the UF-FD readout circuit. These results were compared with those obtained from a high-frequency and single ended readout circuit. The experiment results indicated that the UF-FD readout circuit proposed in this study could substantially improve the best achievable CTR of TOF-PET detectors

#Time-of-flight PET #Ultra-high frequency #Fully-differential mode #PET detector #Coincidence time resolution

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