Development of novel scintillation detection techniques for use in nuclear physics and medical applications
Nükleer fizik ve tıbbi uygulamalarda kullanılmak üzere yeni scintillation algılama tekniklerinin geliştirilmesi
- Tez No: 890740
- Danışmanlar: PROF. DR. DAVID JENKINS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Radyoloji ve Nükleer Tıp, Nükleer Mühendislik, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Radiology and Nuclear Medicine, Nuclear Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The Unıversıty Of York
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Nükleer Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, scintillation dedektör tekniklerinin pratik uygulamasını açıklamakta ve bu tekniklerin, yeni bir kavram olan HELIOS spektroskopi yöntemi, manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve pozitron emisyon tomografisinin (PET) bir kombinasyonu olan PET-MRI sistemi ve diğer tıbbi uygulamalar için potansiyelini nasıl artırabileceğine odaklanmaktadır. Optik olarak birbirine bağlanmış LaBr3(Ce) ile Hamamatsu çığ fotokatlayıcı (avalanche photomultiplier) ilk olarak yaklaşık 1T'lik bir manyetik alan içinde test edilmiş ve sonuç olarak manyetik alanın dedektör performansı üzerinde olumsuz bir etkisi olmadığı görülmüştür. Beyin fantomu içinde homojen bir manyetik alanla ara yüz oluşturan bir scintillation dedektör sistemi ile manyetik rezonans görüntüsü de başarılı bir şekilde elde edilmiştir, ancak dedektör akımı MR görüntüsünü etkilemiştir. 2. Bölümde, Phoswich-PMT, CsI ve LYSO gibi çeşitli scintillation dedektör sistemlerinin SensL konum duyarlı SiPM ile bağlantılı olarak daha fazla araştırmaları bulunmaktadır. SensL'in yeni nesil maviye duyarlı B ve C serisi SiPM'leri, hızlı zamanlama uygulamaları için ek bir okuma sinyali sağlayan yenilikçi bir silikon fotokatlayıcı yapısına sahiptir. SensL SiPM'leri, büyük fotosensitif alanları ile ilgili olarak özellikleri ve eş zaman (Coincidence) ölçümü açısından incelenmiştir. Ölçüm sonuçlarına göre, öngerilim voltajı, sıcaklık, kazanç ve karanlık akımın bağımlılıkları literatür ile tutarlıdır. Koincidans zaman çözünürlüğü, devredeki düzenin değiştirilmesi ve transformatör eklenmesi ile 6 mm C-SiPM için kademeli olarak 512 ps'den 276 ps'ye iyileştirildi. Tıbbi uygulamalar için geliştirilen yeni bir antimadde dedektör sistemi. GEANT4 tabanlı GATE 7.0 simülasyonu, pozitronlardan gama radyasyonu yerine doğrudan aktiviteyi ölçmek için scinitillator ile radyofarmasi arasında herhangi bir etkileşim olmaksızın optimum scinitillator kalınlığının araştırılmasında kullanıldı. Mikroakışkan çip ve kan sayacı uygulamaları için çeşitli dedektör tasarımları (ölçülen hacim 94μ ile 0.11μ arasında) başarıyla test edildi. 68Ga'nın yarı ömrü deneysel olarak 62.11±8 dakika olarak hesaplandı ve belirsizlik aralığında örtüştüğünde literatürle uyumlu olduğu görüldü. Yeni dedektör maliyet açısından uygun, çok basit bir çalışma prensibine dayalı, kullanıcı dostu, başka bir sisteme dönüştürülmesi kolay ve nanoskopik ölçeklerde hacim elde edilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, bu araştırmanın amacı, seri üretimden önce ve patent başvurusundan önce dedektör sisteminin nihai tasarımına karar verilmesine önemli ölçüde yardımcı olmaktır.
Özet (Çeviri)
This thesis describes the practical application of scintillation detector techniques and focuses on how to enhance their potential for use in the new concept spectroscopy method called HELIOS, combination of the magnetic resonance image (MRI) and positron emission tomography (PET) called PET-MRI system, and other medical applications. Optically coupled LaBr3(Ce) with Hamamatsu avalanche photomultiplier first tested inside a (nearly) 1T magnetic field, resulting in the field does not have an adverse impact on the performance of the detector. A magnetic resonance image was also successfully obtained when a scintillation detector system interfaced with a homogeneous magnetic field inside the brain phantom, but detector current influenced on the MR image. In Chapter 2, there are the further investigations into various scintillation detector systems such as Phoswich-PMT, CsI and LYSO coupled with SensL position sensitive SiPM. SensL new-generation blue sensitive B and C series SiPMs have an innovative silicon photomultiplier structure resulting in an additional readout signal for fast timing application. SensL SiPMs with the large photosensitive area studied regarding their characteristics and coincidence time measurement. According to the measurement result, the dependencies of bias voltage, temperature, gain and dark current were consistent with the literature. Coincidence time resolution was gradually improved from 512 ps to 276 ps for 6 mm C-SiPM by changing set-up and adding transformer in the circuit. A novel antimatter detector system developed for medical applications. GEANT4 based GATE 7.0 simulation was used for optimum scintillator thickness investigation to measure the activity directly from positrons rather than gamma radiation without any interference between scintillator and radiopharmacy. Various detector designs successfully tested for microfluidic chip and blood counter applications (measured volume from 94μ` to 0.11μ`). The half-life of 68Ga was experimentally calculated to be 62.11±8 minutes resulting in agreement with the literature if they overlap within their uncertainties. The new detector is cost-effective, based on very simple working principle, user-friendly, easy to modify into another system, and achievable nanoscale volume. Therefore, the objective of this research is to aid significantly in deciding a final design for the detector system before serial manufacturing and before applying for the patent.
Benzer Tezler
- Yüksek verimli Gama/Nötron dedektör prototipinin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of a highly efficient Gamma/Neutron detector prototype
GÜLER AĞGEZ
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUAT ÖZKORUCUKLU
DR. JÜRGEN GERL
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Makro besin elementlerinin (NPK) İzmir'de Mayıs ayında açığa dikilen 4-6 cm çevre büyüklüğündeki Gladiolus cinsine ait“hunting song”ve“Novalüx”kültür çeşitlerinin yumrularının gelişmeleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
TAHA ALİ AMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN HATİPOĞLU
- Sanayi politikaları ve planlı dönemde imalat sanayine etkileri
Başlık çevirisi yok
AHMET CAFOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
EkonomiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YALÇIN EROL