We are very grateful for the financial support of the Physics Department of CINVESTAV. We also want to thank our technician Marcos Fontaine Sanchez for his remarkable assistance with the set up. Thanks a lot to Sarah LaPointe for reviewing the English-language of this document.

1. הכנת התקנת PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את PMT של יחד עם חתיכות פלסטיק scintillator. בהתאם לסוג של PMT (גודל, צורה של photocathode) לבנות חתיכת scintillator הולמת שתתאים עם photocathode של PMT. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עטוף את חתיכות scintillator עם סרט שחור. השאר צד אחד נחשף, כפי שיהיה בשילוב עם כניסת PMT האור. הערה: חשוב שהחלקים אלה מלוטשים בעבר, כדי למנוע הפסדי הצטברות אור. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את כניסת PMT אור עם אלכוהול (ריכוז אלכוהול מסחרי של 70%) ולאחר מכן למרוח משחה אופטית אליו ופניו מכוסות של scintillator. בשילוב עם הפנים PMT scintillator ולעטוף אותם בנייר דבק שחור יותר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את PMT למתח המקור (כבל כלול עבור כל PMT, במקרה זה ההטיה V הטיה 14 ו -0.5 V לבקרת מתח). זהה את האותות המגיעים מPMT על ידי חיבורכבל אות PMT לערוץ אוסצילוסקופ דיגיטלי סטנדרטי (כבל אות כלול גם עבור כל PMT). שים לב לשינויים במשרעת של האותות בעת הפעלה / כיבוי האור במעבדה, כדי לוודא שאין הפסדי אור. חזור על שלב זה עבור כל אחד מארבעת הגלאים, שבו גלאים אומר scintillator תוספת PMT. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות מערכת במקרה על ידי הצבת חלק scintillator של גלאי אחד מעל החלק המקביל של גלאים אחר. שים שני מכשירי נים (הגרעיני כלי מודול) נקראים מודולים מאבחנים ויחידת היגיון בארגז נים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את אותות פלט מהגלאים לכניסות של מודול מאבחן. השתמש ביחידת ההיגיון במצב ו, על ידי בחירת מקרה ההיגיון הזה בלוח הקדמי יחידת היגיון. לחבר את שתי יציאות מאבחנים בתשומות יחידת היגיון. הערה: ופעולה הגיונית שבוחרת כאשר שני אותות כיכר מגיעים באותו הזמן או בצירוף מקרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מְשׁוּתָףnnect אות יחידת היגיון הפלט במודול scaler (אשר מונתה אותות דיגיטליים) לספור את האירועים (שנוצרה על ידי הקרניים הקוסמיות פוגעות בצירוף מקרים שניהם הגלאים). </li></ol> 2. רכישת אותות עם PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שני הגלאים בפינות נגדיות של אזור הכיכר המוגדר לפני, כך שהם עומדים זה מול זה, והם 20 סנטימטר זה מזה, ולעשות את אותו תרגיל כמו 1.4 ו -1.5, אבל הפעם, במקום להשתמש בקרינה קוסמית (קרינה קוסמית שימשה כ מקור רדיואקטיבי טבעי זמני), להשתמש במקור קרינת Na-22. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את מקור רדיואקטיבי במרחק אמצע בין שני הגלאים ולעשות רכישת נתונים באמצעות מודול scaler. המערכת הוקמה וההסדר סכמטי של בלוק ההיגיון להשתמש כדי להשיג צירוף מקרים שניתן לראות באיורים 1, 2, ו -3. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את ההבדל של האותות המגיעים הזמן על ידי חיבור שתי היציאות של PMT להפלות ופלט צירוף מקרים באוסצילוסקופ. כל אחת משלושת האותות הולך לקלט אוסצילוסקופ; יהיו שלושה אותות מרובעים במסך אוסצילוסקופ. עם הסולם האופקי (בסולם זמן) למדוד את ההבדל של שני אותות להפלות הזמן. הערה: כאשר מקור רדיואקטיבי הוא ישירות באמצע בין שני הגלאים יהיו קטן או לא הבדל הפרדה או זמן בין הכיכר להפלות אותות בממוצע, וכאשר מקור רדיואקטיבי נמצא מחוץ למרכז וקרוב לאחד מPMT אז יהיה הפרש זמן בממוצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלח אותות עיתוי אלו לאחד משמונת הערוצים של CAMAC (המחשב האוטומטי המדידה ובקרה) TDC (זמן לממיר דיגיטלי) מודול. כדי לעשות זאת, לחבר את הפלט של היגיון ולקלט TDC מכנה &quot;התחל&quot; ולאחר מכן לחבר את הגלאי להפלות יציאות לכניסות TDC הנקראים &quot;STOP&quot;. והאות יש להתעכב דרך מודו עיכובle על ידי כמה ננו שניות כדי האיתותים להגיע לפני שני אותות STOP האחרים (ראה איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את יחידות TDC לספור לעומת הזמן הראו על ידי אוסצילוסקופ באמצעות תוכנה (ראה שלבים בסעיף 3). האם כיול זה על ידי שימוש בהפרדת המרחק בין מקור רדיואקטיבי ואחד מהגלאים, מדידת ההבדל הממוצע הזמן (שלב 2.3) של כל עמדה. להקים תוכנת תקשורת בין מודולים השונים והמחשב באמצעות GPIB אוטובוס סטנדרטי (שימוש כללי מכשור אוטובוס) לעשות כיול זה. </li></ol> 3. בניית כלי הממשק הווירטואלי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוריד ולהשתמש בתוכנת LabView או כל תוכנה דומה. הערה: כדי לעבוד עם Labview, יש צורך לקבל קצת ידע של &quot;שפת תכנות G&quot;. בשפה זו, שאף קוד צריך להיות כתוב, וניתן לעשות את כל הפעולות שבוצעו מכלי תוכנה חיווריםטטי. ניתן למצוא מדריך קל עם דוגמאות מעשיות בכלי העזרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את שירות המערך מתוך לוח כלי לוח הקדמי (מכולות משתני תכנות) כדי לשמור את נתוני תפוקת TDC. הערה: &quot;הלוח הקדמי&quot; הוא הממשק הגרפי של המכשיר הווירטואלי למשתמש ו&quot; התרשים בלוקים &quot;משמש לתכנות תוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עלילה רכישת נתונים (נתוני זמן מTDC) על ידי בחירת מכשיר היגיון מתפריט המגרשים. זהה את נתוני חלקות הקשורים עם כל עמדה של המקור. עושה זאת על ידי שינוי מרחק המקור מקו הגלאים ידי כמה סנטימטרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הממוצע של נתונים באמצעות הפונקציות הסטטיסטיות (הממוצעת) מכלי התפריט המתמטי, ולבחור מרווח של ערכים מרוכזים בממוצע. לאחר מכן, על פי תכנות היגיון ואחרי, השתמש בכלים הדרושים מתפריט המגוון כדי להסיר את כל הנתונים עם ערכים מחוץ מרווח זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אינדיקטורים בחרו מהלוח כלי תרשים בלוקי דואר להראות מספר נתונים המאוחסנים בכל מערך ולזהות כמה מכולות עם המספר הגדול ביותר של נתונים מאוחסנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבל את הממוצע של נתונים בכל מערך שנבחר בשלב 3.5 ולהשתמש במידע זה כדי להקים מערכת ערכי מרווחי זמן לכל תפקיד מקור באמצעות לזה לוח כלי תרשים בלוקי LabView. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר מערך של מדדים מתוך לוח כלי לוח הקדמי לאחסון הממוצע שהושג בשלב 3.6 לרצף של מדידות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר מבנה מקרה מתוך לוח כלי תרשים בלוקים להתייחס כל עמדה עם המרווח שלו בהתאמה מהצעד 3.7, ולשייך כל מרווח לאחד וירטואלי LED במערך מתוך לוח כלי לוח הקדמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לזמן בכל אות נדרש כדי להגיע לערוצי TDC: כאשר המקור רדיואקטיבי עבר מהאמצע קרוב יותר לגלאי אחד, להתבונן תנועה של המקור הווירטואלי במערך תכנות של נוריות (ראה איור 5 </strong&gt;) נע ימינה במחשב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כולל שליטה (אלמנט תכנות משתנה) מתוך לוח כלי לוח הקדמי לסך רכישת הזמן. הערה: היעילות של המיצוב תהיה תלויה בכלי זמן שליטה זו: יותר זמן הרכישה לוקחת, האובייקט הווירטואלי מדויק יותר מדמה את מקור רדיואקטיבי ייתן את המיקום הנכון. </li></ol> 4. תוצאות גרפי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למטרות כיול, למקם את המקור בכל ביניים מיקום יחסי לאחד מהזוגות בשילוב של גלאים. קח מדידות למשך 30 דקות, ואת הנתונים עם רכש, לקחת את הממוצע של הערכים שנצברו בכל 2 דקות. (איורים לראות 6 ו -7) חזור על תהליך זה לתפקידים שונים ומקור עלילה הערך הממוצע מכל גלאי בכל העמדות. ההבדלים של ערכי גלאים הם זממו באיור 8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להשיג resu טוב יותרLTS, שני גלאים בחרו שיש ערכי נתונים דומים ליצירת זוג. כדי לבדוק זאת, לשים את מתח בקרת PMT לערך הנמוך שלה, במקרה זה 0.5 V. התחל מדידת מספר האירועים שזוהו עם מודול scaler לזמן קצוב על ידי חיבור פלט הגלאי לקלט scaler. להגדיל את המתח על ידי 0.01 V ולמדוד שוב. חזור על תהליך זה כדי להגיע לערך שליטה המקסימאלי האפשרי, בV. 0.9 מקרה זה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עלילה מספר האירועים שזוהו לעומת מתח השליטה בקשקשי לוגריתמים למחצה (ראה איור 9). זוג הזוגות של גלאים שיש הפצות דומות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לבדוק את הרגישות של המערכת, למקם את מקור רדיואקטיבי בכמה עמדות ביניים ריווח שווים לאורך הקווים, במקרה זה יש חמישה. רוכשים את הנתונים במשך 5 דקות בכל עמדה, ואת העלילה המרושעת וחציון של הערכים שהתקבלו עבור כל גלאי באופן עצמאי (ראה איורים 10 ו -11). </li></ol>

<ol>
	<li>Cerello, P., Pennazio, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+innovative+detector+concept+for+hybrid+4D-PET/MRI.">An innovative detector concept for hybrid 4D-PET/MRI.</a> Imaging. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 702, 1-3 (2013).</li><li>Muehllerher, G., Karp, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positron+tomography+emission.">Positron tomography emission.</a> Phys. Med. Biol. 51, R117-R137 (2006).</li><li>Conti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State+of+the+art+and+challenges+of+time+of+flight+PET.">State of the art and challenges of time of flight PET.</a> Physica Medica. 25 (1), 1-11 (2008).</li><li>Abreu, Y., Pi&#241;era, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+a+PET+system+and+study+of+some+geometry+parameters.">Simulation of a PET system and study of some geometry parameters.</a> AIP conference. 1032, 219-221 (2008).</li><li>Langner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Development of a parallel Computing optimized head movement correction method in PET. , (2003).</li><li>Budinger, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-of-flight+PET.">Time-of-flight PET.</a> J. Nucl Med. 28 (3), 73-78 (1983).</li><li>Leo, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. , (1987).</li><li>Budinger, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instrumentation+trends+in+nuclear+medicine.">Instrumentation trends in nuclear medicine.</a> Semin Nucl Med. 7 (4), 285-297 (1977).</li><li>Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Browner, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Positron+tomography+employing+a+one+dimension+BGO+scintillation+camera.">A Positron tomography employing a one dimension BGO scintillation camera.</a> IEEE Trans. Nucl. Sci. 30 (1), 661-664 (1983).</li><li>Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Steams, C. W., Browner, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+cylindrical+shape+scintillation+camera+for+positron+tomographs.">Design of a cylindrical shape scintillation camera for positron tomographs.</a> IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 (1), 889-893 (1985).</li></ol>

There are no competing financial interests.

היבט חשוב אחד של מערכת זו הוא שיש שליטה טובה מאוד על החלטות במרחב ובזמן. הרזולוציה מרחבית של PET מוגבל על ידי המאפיינים הפיזיים של הדעיכה רדיואקטיבית וההשמדה, אלא גם על ידי היבטים טכניים של רישום צירוף מקרים (שלבים 1.1 ו -1.2) ועל ידי מקורות חיצוניים של טעויות, כגון תנועת או...

Positron פליטת טומוגרפיה היא טכניקת הדמיה לא פולשנית המשמשת לקבלת תמונות דיגיטליות של הרקמות ואיברים הפנימיים של הגוף. טכניקות לא פולשנית שונות קיימות המאפשרים אחד כדי להשיג תמונות ומידע על פעולותיו הפנימיות של מטופל, כגון מחשב צירי טומוגרפיה (TAC) ותהודה מגנטית (MRI). שניהם לתת רזולוציה מרחבית טובה ונמצאים בשימוש גם עבור יישומים במחקרים אנטומיים ופיסיולוגיים. למרות שיחסית PET נותן פחות רזולוציה מרחבית, הוא מספק מידע נוסף בנוגע לחילוף החומרים המתרחשים באזור של עניין. PET נעשה שימוש נרחב כדי לקבל מידע פונקציונלי וצורני; היישומים הקליניים העיקריים שלה הם בתחומי האונקולוגיה, נוירולוגיה וקרדיולוגיה. כמו כן, תמונות PET יכולות לסייע לרופאים לתת אבחנות טובות יותר, למשל, להקים תכנון טיפול בגידול. עיקרון העבודה הבסיסי של מערכות PET הוא זיהוי של שני טלפוניםטון או קרני גמא מגיע מצמד השמדת פוזיטרונים-אלקטרון, גם עף בכיוונים מנוגדים כלפי הגלאים, אשר מורכבים בדרך כלל מגבישי scintillator יחד עם PMTs. גבישי scintillator להפוך קרינת גמא לאור הנראה, שנוסע לPMT אשר ממיר את אות האור לדופק חשמלי באמצעות תהליך הפוטואלקטרי. בתוך המכשירים האלקטרוניים PMT dynodes נקרא נוכח, המגדילים את גודל המטען החשמלי לפני שליחתו למערכת לקריאה החוצה. שני פוטונים זוהו אלה נוצרו כאשר פוזיטרונים (מטען חשמלי חיובי אלקטרונים) הנפלטים על ידי נוזל איזוטופ, אשר הוזרק לזרם הדם של הגוף, משמידה עם אלקטרונים בגוף. צעדי הקריאה מתוך מערכת במקרה את זמן ההגעה של שני הפוטונים גב-אל-גב ביחס להתייחסות זמן ולקדם אותו בשתי הפעמים מצעים להשיג את ההבדל. המערכת עושה שימוש בהפרשי זמן זה כדי לחשב את &quot;ש עמדת החללere מקור הקרינה הנפלט שני הפוטונים, ובכך שבי השמדת אלקטרון-הפוזיטרון התרחשה. חלק מהתכונות של מערכות PET חייבים להיות מוגדרות כדי לייעל את איכות התמונה ולהגדיל את הרזולוציה מרחבית וזמן. תכונה אחת היא לשקול את הקו של תגובה (שרה&quot;ט), מוגדר כמרחק ששני הפוטונים לנסוע לאחר תהליך ההשמדה. תכונה נוספת שיש לשקול היא הזמן של טיסה (TOF). האיכות של התמונות תלויות גם בתכונות חיצוניות, בעיקר איברי הגוף ותנועותיו של המטופל במהלך פגישת טיפול 1. איזוטופים בשימוש במערכות PET נקראים קרינת ביתא +. יש איזוטופים אלה זמן מחצית חיים קצרים (בסדר הגודל של שניות). הם מיוצרים במאיצי חלקיקים (cyclotrons) כאשר אלמנטים יציבים מופגזים פרוטונים או deuterons שגורמים לתגובות גרעיניות. תגובות כאלה להפוך את האלמנטים יציבים לאיזוטופים יציבים, כגון C-11, N-13, O-15, F-18, בין השאר2. ישנם שני סוגים של PET. (1) קונבנציונלי: זו משתמשת במידע TOF רק כדי לזהות את הקו שלאורכו התרחשה ההשמדה, אך אין באפשרותו לקבוע את מקום מוצאם של שני הפוטונים. זה דורש אלגוריתמים אנליטיים שחזור או איטרטיבי נוספים כדי להעריך את זה. (2) TOF PET: מנצל את הבדל TOF כדי לאתר את מיקום השמדת פוזיטרונים הנפלטים. הרזולוציה הזמן משמשת באלגוריתם השחזור כליבה לפונקציה הסתברות לוקליזציה 3. המטרה העיקרית שלנו היא להדגים את הפונקציות העיקריות של PET, המשמש לאיתור מקור קרינה בחלל. ההיקף העיקרי של קבוצת מערכת PET המוצעת כאן הוא לספק מדריך בניית PET בסיסי לציבור האקדמי, ולהסביר, בצורה פשוטה, המאפיינים העיקריים שלה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="675">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Low threshold Discriminator</td>
			<td style="width:152px;">CAEN</td>
			<td style="width:119px;">N845</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Logic Units</td>
			<td>Lecroy</td>
			<td>365AL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Time delay</td>
			<td>CAEN</td>
			<td>N108A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Oscilloscope</td>
			<td>Tektronic</td>
			<td>TDS3014C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Quad Scaler and preset counter</td>
			<td>CAEN</td>
			<td>N1145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">TDC</td>
			<td>Lecroy</td>
			<td>2228</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PMT&#8217;s</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>H5783p</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Power Chasis</td>
			<td style="width:152px;">Lecroy</td>
			<td style="width:119px;">1403</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">GPIB Interface</td>
			<td style="width:152px;">Lecroy</td>
			<td style="width:119px;">8901A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NIM Power Supply</td>
			<td style="width:152px;">Lecroy</td>
			<td style="width:119px;">1002B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CAMAC Crate</td>
			<td style="width:152px;">Borer-co</td>
			<td style="width:119px;">1902A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Scintillator Crystals</td>
			<td>Bicron</td>
			<td>408</td>
			<td>1cm x 2cm x 5cm&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Power Supply</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>E3631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Na 22 Radioactive Source</td>
			<td style="width:152px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>activiti 2&#956;Ci</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Software LabView 7.1</td>
			<td>National intruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">lemo cables connectors</td>
			<td style="width:152px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2ns, 3ns and 8ns</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">isolator film</td>
			<td style="width:152px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a basic positron emission tomography system constructed to locate a radioactive source in a bi-dimensional space

אב טיפוס פשוט Positron פליטת טומוגרפיה (PET) נבנה לאפיין באופן מלא את עקרונות העבודה הבסיסיות שלו. אב טיפוס PET נוצר על ידי צימוד גבישי scintillator פלסטיק למכפיל אור או PMT של אשר ממוקמים בעמדות מנוגדות לזהות שתי קרני גאמא הנפלטת ממקור רדיואקטיבי, אשר ממוקם במרכז הגיאומטרי של PET הגדרה. אב הטיפוס מורכב מארבעה גלאים להציב גיאומטרי במעגל בקוטר 20 סנטימטר, ומקור רדיואקטיבי במרכז. על ידי הזזת סנטימטרים מקור רדיואקטיבי ממרכז המערכת אחת הוא מסוגל לזהות התזוזה על ידי מדידת הזמן של הבדל טיסה בין כל שני PMT של ו, עם המידע הזה, המערכת יכולה לחשב את המיקום הווירטואלי בממשק גרפי. בדרך זו, אב הטיפוס מתרבה העקרונות העיקריים של מערכת PET. הוא מסוגל לקבוע את העמדה האמיתית של המקור במרווחים של 4 סנטימטר ב2 קווים של דהtection לוקח פחות מ -2 דקות.

שתי תוצאות עיקריות שהושגו עם מערכת PET זה. ראשון: סנכרון יעיל בין אפקטים החזותיים של מקור רדיואקטיבי הווירטואלי בעת העברת מדגם רדיואקטיבי האמיתי. עם תכנית זו, למשתמשים יש שליטה בזמן הרכישה, מספר החזרות באותה התנוחה, הווריאציה של המרווח סביב רכישת נתו?...

Watch this Scientific Journal Video about A Basic Positron Emission Tomography System Constructed to Locate a Radioactive Source in a Bi-dimensional Space at JoVE.com

A Basic Positron Emission Tomography System Constructed to Locate a Radioactive Source in a Bi-dimensional Space

We present a simple but well-constructed Positron Emission Tomography (PET) system and elucidate its basic working principles. The goal of this protocol is to guide the user in constructing and testing a simple PET system.

מערכת פליטת פוזיטרוני טומוגרפיה יסוד נבנתה לאתר מקור רדיואקטיבי בשטח הדו-ממדי

A simple Positron Emission Tomography (PET) prototype has been constructed to fully characterize its basic working principles. The PET prototype was ...

a-basic-positron-emission-tomography-system-constructed-to-locate

Research

JoVE Journal

Engineering

8.5K Views.  Centro de Investigacion y de Estudios Avanzados del IPN (Cinvestav). We present a simple but well-constructed Positron Emission Tomography (PET) system and elucidate its basic working principles. The goal of this protocol is to guide the user in constructing and testing a simple PET system.

Video: A Basic Positron Emission Tomography System Constructed to Locate a Radioactive Source in a Bi-dimensional Space

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

באמצעות נויטרונים ספין הד נפתרה שכיחות מרעה פיזור לחקור חומרים אורגניים תאים סולאריים

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

ניסויי להבה במקור האור מתקדם: תובנה חדשות על תהליכי היווצרות פיח

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial resolution, and is even capable of providing atomically resolved elemental maps. In this technique, a highly focused electron beam is incident upon a thin sample and the energy of emitted X-rays is measured in order to determine the atomic species of material within the beam path. This elementally sensitive spectroscopy technique can be extended to three dimensional tomographic imaging by acquiring multiple spectrum images with the sample tilted along an axis perpendicular to the electron beam direction.
Elemental distributions within single nanoparticles are often important for determining their optical, catalytic and magnetic properties. Techniques such as X-ray tomography and slice and view energy dispersive X-ray mapping in the scanning electron microscope provide elementally sensitive three dimensional imaging but are typically limited to spatial resolutions of &gt; 20 nm. Atom probe tomography provides near atomic resolution but preparing nanoparticle samples for atom probe analysis is often challenging. Thus, elementally sensitive techniques applied within the scanning transmission electron microscope are uniquely placed to study elemental distributions within nanoparticles of dimensions 10-100 nm.
Here, energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy within the STEM is applied to investigate the distribution of elements in single AgAu nanoparticles. The surface segregation of both Ag and Au, at different nanoparticle compositions, has been observed.

The use of energy dispersive X-ray tomography in the scanning transmission electron microscope to characterize elemental distributions within single nanoparticles in three dimensions is described.

Dispersive אנרגיה טומוגרפיית רנטגן עבור מיפוי 3D היסודות של חלקיקים בודדים

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

איתור והשחזור של פלדיום, מתכות זהב וקובלט ממכרה העירונית באמצעות חיישנים / Adsorbents רומן יעודיים עם נקבוביות-בצורת גלגל עגלה ננומטריים

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

תהליך ייצור של מפעילי אלסטומר דיאלקטרי מבוסס סיליקון

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

שימוש Synchrotron קרינה Microtomography לחקור חבילות מיקרו-אלקטרוניים תלת ממדי רב היקף

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring minimal amounts of test materials (min. 200 mg), for studying powder aerosolization behavior and aerosol properties. The aerosolization procedure follows the concept of the fluidized-bed process, but occurs in the modified volume of a V-shaped aerosol generator. The airborne particle number concentration is adjustable by controlling the air flow rate. The system supplied stable aerosol generation rates and particle size distributions over long periods (0.5-2 hr and possibly longer), which are important, for example, to study aerosol behavior, but also for toxicological studies. Strict adherence to the operating procedures during the aerosolization experiments ensures the generation of reproducible test results. The critical steps in the standard protocol are the preparation of the material and setup, and the aerosolization operations themselves. The system can be used for experiments requiring stable aerosol concentrations and may also be an alternative method for testing dustiness. The controlled aerosolization made possible with this setup occurs using energy inputs (may be characterized by aerosolization air velocity) that are within the ranges commonly found in occupational environments where nanomaterial powders are handled. This setup and its operating protocol are thus helpful for human exposure and risk assessment.

We designed and developed an effective nanopowder aerosolization setup and operating protocol. The system generated nanoparticle aerosols with stable number concentrations and size distributions for long durations, requiring only small quantities of test material (min. 200 mg).

מערכת ליצור אירוסולים Nanoparticle יציבים מן ננו אבקות

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

מדידה של Quantum הפרעות מקור פוטון מהוד טבעת הסיליקון

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

השמנת Plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional camera film methods and then digital camera technology, from which several important characteristics have been derived. However, such work has always been limited due to the inherently random and non-repeatable nature of natural lightning events in the field. Recent developments in lightning test facilities now allow the reproducible generation of lightning arcs within controlled laboratory environments, providing a test bed for the development of new sensors and diagnostic techniques to understand lightning mechanisms better. One such technique is a spectroscopic system using digital camera technology capable of identifying the chemical elements with which the lightning arc interacts, with these data then being used to derive further characteristics. In this paper, the spectroscopic system is used to obtain the emission spectrum from a 100 kA peak, 100 &#181;s duration lightning arc generated across a pair of hemispherical tungsten electrodes separated by a small air gap. To maintain a spectral resolution of less than 1 nm, several individual spectra were recorded across discrete wavelength ranges, averaged, stitched, and corrected to produce a final composite spectrum in the 450 nm (blue light) to 890 nm (near infrared light) range. Characteristic peaks within the data were then compared to an established publicly available database to identify the chemical element interactions. This method is readily applicable to a variety of other light emitting events, such as fast electrical discharges, partial discharges, and sparking in electrical equipment, apparatus, and systems.

Emission spectroscopy techniques have traditionally been used to analyze inherently random lightning arcs occurring in nature. In this paper, a method developed to obtain the emission spectroscopy from reproducible lightning arcs generated within a laboratory environment is described.

שיטה להקלטת פליטת ברזולוציה גבוהה בפס רחב ספקטרום של קשתות ברק מעבדה

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...