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.

PET Kur&#39;un 1. Hazırlık <ol><li> PMT plastik scintillator parçaları ile birleştiğinde hazırlayın. PMT (boyut, photocathode şekli) türüne bağlı olarak PMT&#39;nin photocathode ile sığdırmak için yeterli scintillator parçasını oluşturmak. <ol><li> Siyah bant ile scintillator parçaları sarın. O PMT ışık girişinde ile birleştiğinde olacak gibi bir tarafı ortaya bırakın. NOT: Bu parçalar daha önce hafif birikim kayıplarını önlemek için cilalı olması önemlidir. </li></ol></li><li> O zaman optik yağ ve sintilatörle en çıplak yüzünü uygulamak alkol (% 70 ticari alkol konsantrasyonu) ile PMT ışık girişini temizleyin. Sintilatöre ile PMT yüz birleştiğinde ve daha siyah bant ile sarın. <ol><li> (Bu durumda yanlılığı 14 V önyargı bir kablo her PMT dahil edilir ve gerilim kontrolü için 0,5 V) kaynak gerilimi PMT bağlayın. Bağlayarak PMT gelen sinyalleri tespitStandart bir dijital osiloskop kanala PMT sinyal kablosu (sinyal kablosu da her PMT için dahildir). / Laboratuarda ışığı kapalı açarken hiçbir ışık kayıplar vardır doğrulamak için, sinyallerin genlik değişimleri gözlemleyin. Bir dedektör sintilatör artı PMT anlamına nerede dört dedektör, her biri için bu adımı yineleyin. </li></ol></li><li> Başka bir dedektörün gelen kısmı üzerinde bir dedektör scintillator kısmını yerleştirerek bir tesadüf sistemini kurmak. Bir NIM sandık içinde ayırt edici ve mantık birimi modülleri adlı iki NIM (Nükleer Enstrüman Modülü) aletleri koyun. </li><li> Discriminator modülünün girişlerine dedektörlerinden çıkış sinyallerini bağlayın. Mantık birimi ön panelde bu mantık davayı seçerek VE modunda bir mantık birimini kullanın. Mantık birimi girişler iki ayırt edici çıkışlarını bağlayın. NOT: VE iki kare sinyal aynı anda ya da tesadüf geldiğinde seçer mantıksal bir işlemdir. </li><li> Co(her iki dedektörler tesadüf çarpan kozmik ışınların yarattığı) olayları saymak için (dijital sinyalleri sayar) ölçekleyicili modülünde mantık ünitesi çıkış sinyalini nnect. </li></ol> 2. PET Sinyalleri Kazanılması <ol><li> Daha önce belirlenmiş kare alanın ters köşe her iki dedektörleri koyun, böylece yerine kozmik ışınları kullanarak, birbirlerine yüz ve 20 cm arayla ve 1.4 ve 1.5, ama bu sefer aynı egzersiz yapmak (kozmik ışınlar olarak görev geçici bir doğal radyoaktif kaynak), NA-22 radyasyon kaynağı kullanır. <ol><li> Her iki dedektör arasındaki orta mesafe radyoaktif kaynak yerleştirin ve skaler modül üzerinden veri toplama yapmak. Sistem kurmak ve bir tesadüf elde etmek üzere kullanılan mantık bloğu şematik bir düzenlemesi, Şekiller 1, 2 ve 3&#39;te görülebilmektedir. </li></ol></li><li> İki ayrımcılık PMT çıktılarını ve bağlayarak gelen sinyallerin zaman farkını ölçmekosiloskop tesadüf çıktı. Üç sinyallerin her biri bir osiloskop girişine gider; osiloskop ekranında üç kare sinyaller olacaktır. Yatay ölçek (zaman ölçeği) ile iki ayrımcılık sinyallerin zaman farkını ölçmek. NOT: Meydanı arasında radyoaktif kaynak hem dedektörler arasındaki orta doğrudan olduğunda orada olacak çok az veya hiç ayırma veya zaman farkı ortalama sinyalleri ayırt ve radyoaktif kaynak merkezi dışına ve daha sonra PMT birine yakın zaman ortalama zaman farkı olacaktır. </li><li> CAMAC (Bilgisayar Otomatik Ölçüm ve Kontrol) modülü TDC (Dijital Dönüştürücü Time) sekiz kanallardan biri bu zamanlama sinyalleri göndermek. Bunu yapmak için, daha sonra dedektör &quot;STOP&quot; denir TDC girişlerine çıkışlarını ayırt connect &quot;BAŞLANGIÇ&quot; dediğimiz mantık VE TDC girişine çıkışını bağlayın. VE sinyal Gecikme modu aracılığıyla ertelenmek zorundale bu sinyal, diğer iki DUR sinyallerine önce gelmesi için sırayla bazı nanosaniye tarafından (Şekil 4). </li><li> Bir yazılım programı aracılığıyla osiloskop gösterdiği TDC sayma birimleri karşısında zaman (Bölüm 3 adımlara bakın) kalibre. Her pozisyonun ortalama zaman farkını (adım 2.3), radyoaktif kaynak ve dedektörler biri arasındaki mesafe ayrımı kullanılarak ölçerek bu kalibrasyon yapın. Bu kalibrasyon yapmak için bir standart otobüs GPIB (Genel Amaçlı Aletler Bus) üzerinden farklı modül ve bilgisayar arasında bir yazılım iletişim kurun. </li></ol> 3. Sanal Enstrüman Arayüzü Bina <ol><li> Indirin ve bir LabView yazılımı veya herhangi benzer bir yazılım kullanın. NOT: Labview ile çalışmak için, &quot;G programlama dili&quot; hakkında bazı bilgilere sahip olmak gereklidir. Bu dilde, hiçbir kod yazılacak vardır ve gerçekleştirilen tüm eylemleri bir yazılım aracı soluk yapılabilirtte. Pratik örnekler ile kolay bir rehber yardım aracında bulunabilir. </li><li> TDC çıkış verileri kaydetmek için ön panel aracı paletinden dizi programı (programlama değişkenleri konteynerler) seçin. NOT: &quot;Ön panel&quot; kullanıcı ve &quot;blok diyagram&quot; sanal enstrüman grafik arayüzü yazılım programlama için kullanılan olmasıdır. </li><li> Araziler menüden bir mantık aracı seçerek veri toplama (TDC den zamanlı veri) çizilir. Kaynak her pozisyonda ile ilgili parseller verilerini tanımlayın. Bazı santimetre dedektörler hattından kaynak mesafe değiştirilerek yapın. </li><li> Matematiksel menü aracından istatistik işlevleri (ortalama) kullanarak veri ortalamasını alın ve ortalama merkezli değerlerin aralığını seçin. Ardından, mantık izledi programlamaya göre, bu aralıkta dışındaki değerler ile tüm verileri kaldırmak için dizi menüsünden gerekli araçları kullanın. </li><li> Inci seçin göstergelere blok şeması araç paleti her dizide depolanan verilerin sayısını gösterir ve depolanan verilerin büyük sayı ile birkaç kapları tanımlamak için. </li><li> Adımda 3,5 seçilen her dizideki verilerin ortalamasını alın ve bu LabView blok diyagramı araç paleti kullanılarak her kaynak pozisyonu için zaman aralıkları değerler kümesi oluşturmak için bu bilgileri kullanabilirsiniz. </li><li> Ölçümlerin bir dizi için adım 3.6 &#39;de elde edilen ortalama saklamak için ön panel aracı paletinden göstergelerin bir dizi seçin. </li><li> Adım 3,7, ilgili aralığı ile her pozisyon ilişki blok diyagram aracı paletinden bir vaka yapısını seçin ve ön panel aracı paletinden bir dizi LED bir sanal her aralığı ilişkilendirmek. </li><li> Her sinyal TDC kanallarına ulaşması için gereken süreyi Uyarı: Radyoaktif kaynak bir dedektör yakın ortadan taşındığında, LED&#39;lerin programlama dizisi (bkz Şekil 5 sanal kaynağının hareketi gözlemlemek </strong&gt;) bilgisayar sağa doğru hareket. </li><li> Toplam süre edinimi için ön panel araç paleti bir kontrol (değişken programlama elemanı) ekleyin. NOT: konumlandırma verimliliği bu zaman kontrol aracı bağlıdır: kazanım alır daha fazla zaman, radyoaktif kaynak simüle daha doğrusu sanal nesne doğru pozisyonu verecektir. </li></ol> 4. Grafik Sonuçlar <ol><li> Kalibrasyon amaçları için, dedektörler bağlanmış çiftlerinin biri için herhangi bir ara konumda kaynak yerleştirin. 30 dakika için ölçümler almak ve verileri toplanmış olan, her 2 dakikada kartı değerlerin ortalamasını alır. Farklı kaynak pozisyonları için bu işlemi tekrar edin ve her pozisyonda her bir detektörden gelen ortalama değeri arsa (bakınız Şekiller 6 ve 7). Detektörler değerleri fark Şekil 8&#39;de grafik olarak gösterilmektedir. </li><li> Daha iyi resu elde etmek içinlt, benzer veri değerlerine sahip seçkin iki dedektör bir çift oluşturmak için. Bunu test etmek için, skaler girişine dedektör çıkışını bağlayarak sabit bir süre için skaler modülü ile tespit edilen olayların sayısını ölçen bu durumda 0,5 V. Başlangıç ​​olarak, alt değere PMT kontrol gerilimini koydu. 0.01 V ile gerilimi artırmak ve tekrar ölçün. Bu durumda 0.9 V., mümkün olan maksimum kontrol değerine ulaşmak için bu işlemi tekrarlayın <ol><li> Yarı logaritmik ölçeklerde kontrol gerilimi karşı algılanan olayların sayısını çizilir (Şekil 9). Çift benzer dağılımları olan dedektörlerin çiftleri. </li></ol></li><li> Sistemin hassasiyetini test etmek için, beş vardır bu durumda çizgileri boyunca bazı eşit aralıklı ara pozisyonlarda radyoaktif kaynak, yerleştirin. Her pozisyon, 5 dakika için veri elde edilmesi ve (Şekil 10 ve 11) her biri bağımsız olarak dedektör için elde edilen değerlerin ortalama ve orta arsa. </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.

Bu sistemin önemli bir yönü, uzaysal ve zamansal çözünürlükleri içinde çok iyi bir şekilde kontrol sahip olmaktır. PET uzaysal çözünürlüğü muayenesi sırasında 5 radyoaktif bozunma ve imha, fiziksel özelliklerine göre değil, aynı zamanda tesadüf kayıt teknik yönlerine (1.1 ve 1.2 adımları) tarafından ve böyle bir nesne hareketi gibi hatalar, dış kaynaklar tarafından sınırlandırılır. Böylece ölçülen kesin konumunu TOF farkı (adım 2.4) bağlıdır. Bir teknik iyi bir...

Pozitron Emisyon Tomografi vücudun iç doku ve organların dijital görüntüleri elde etmek için kullanılan bir non-invaziv bir görüntüleme tekniğidir. Çeşitli non-invaziv teknikler bu bir tür Bilgisayar Eksenel Tomografi (TAC) ve Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) gibi bir hastanın iç işleyişini görüntüleri ve bilgi almak için izin var. Her ikisi de iyi uzaysal çözünürlük vermek ve ayrıca anatomik ve fizyolojik çalışmalarda uygulamalar için kullanılır. Karşılaştırmalı PET az uzaysal çözünürlüğü verir rağmen, ilgi bölgede meydana gelen metabolizma ile ilgili daha fazla bilgi sağlar. PET yaygın fonksiyonel ve morfolojik bilgi edinmek için kullanılır; ana klinik uygulamalar onkoloji, nöroloji ve kardiyoloji alanlarında bulunmaktadır. Ayrıca, PET görüntüleri, doktorlar, örneğin daha iyi tanı, vermeye yardımcı tümör tedavi planlamasını kurabilir. PET sistemlerinin temel çalışma prensibi iki pho algılamaBir pozitron elektron imha çifti gelen ton veya gama ışınları, hem yaygın Proje Yönetim Ekipleri ile birleştiğinde scintillator kristalleri oluşur dedektörleri, doğru ters yönlerde uçan. Sintilatör kristalleri bir fotoelektrik işlemi yoluyla bir elektrik nabız ışık sinyalini dönüştüren bir PMT gitti görünür ışık, içine gama radyasyonu dönüşümü. Bir okuma-out sistemi göndermeden önce elektrik yükü büyüklüğünü artırmak denilen dynodes mevcut PMT elektronik cihazlar, içinde. Vücudun kan dolaşımına enjekte edildi, bir izotop sıvısı, yaydığı bir pozitron (pozitif elektron yüklü), vücutta bir elektron ile annihilates Bu iki tespit fotonlar oluşturulmuştur. Tesadüf olarak okuma-out sistemi önlemleri iki back-to-back fotonlarının varış zamanı, bir zaman referans ile ilgili ve farkı elde etmek iki kere yüzeylerde daha da. Sistem uzay pozisyon wh hesaplamak için bu zaman farkı kullanırere radyasyon kaynağı hem foton yaydığı ve böylece elektron-pozitron imha oluştuğu. PET sistemleri bazı özellikleri görüntü kalitesini optimize etmek ve uzaysal ve zamansal çözünürlüğü artırmak için tanımlanmış olmalıdır. Dikkate özelliklerinden biri, iki foton imha işleminden sonra seyahat mesafe olarak tanımlanan Tepki Hattı (LOR) &#39;dir. Dikkate Başka bir özelliği Flight (TOF) Zaman olduğunu. Görüntülerin kalitesi de dış özellikler, özellikle bedensel organlar ve tedavi seansı 1 sırasında hastanın hareketlerinin bağlıdır. PET sistemlerinde kullanılan izotoplar Beta + emitters denir. Bu izotoplar (saniye civarında) kısa bir yarı ömre sahiptir. Kararlı elementler nükleer reaksiyonlara yol açan proton veya döteronların ile bombardıman edildiğinde Onlar parçacıkların hızlandırıcılar (siklotron) üretilmektedir. Bu tür reaksiyonlar örneğin, C-11, N-13, O-15, F-18, diğerleri arasında kararsız izotoplar içine stabil elemanlarını dönüştürmek2. PET iki türü vardır. (1) Konvansiyonel: Bu imha gerçekleştiği boyunca çizgisini tanımlamak için sadece TOF bilgileri kullanır, ancak bu iki foton kökeni yeri belirlemek değiştiremiyor. Bu tahmin için ek analitik veya yinelemeli rekonstrüksiyon algoritmaları gerektirir. (2) TOF PET: Yayılan pozitronun imha konumunu bulmak için TOF farkını kullanır. Zaman çözünürlüğü yerelleştirme olasılık fonksiyonu 3 için çekirdek olarak yeniden algoritması kullanılır. Firmamızın ana hedefi, uzayda bir radyasyon kaynağı bulmak için kullanılan PET, birincil işlevleri göstermektir. Burada önerilen PET sistemi setinin temel kapsamı akademik halk için temel bir PET inşaat kılavuz sağlamak ve basit bir şekilde, ana özelliklerinin, açıklamaktır.

<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

Basit Pozitron Emisyon Tomografi (PET) prototip tam olarak temel çalışma ilkelerini karakterize etmek inşa edilmiştir. PET prototipi PET geometrik merkezinde yerleştirildiği bir radyoaktif kaynak, yayılan iki gama ışını tespit etmek için zıt konumlarda yerleştirilen fotoçoğaltıcılar veya PMT plastik sintilatör kristaller birleştirilmesi ile oluşturulan kurulumu. Prototip, dört, bir 20 cm çaplı bir daire yerleştirildi geometrik detektörler ve merkezi bir radyoaktif kaynağın oluşur. Merkezi radyoaktif kaynak santimetre hareket ettirerek sistem kimse bu bilgileri ile sistem grafik arayüzü sanal konumunu hesaplayabilir, herhangi iki PMT yıllardan arasındaki uçuş farkın süre ölçülerek deplasman tespit edebiliyor ve. Bu şekilde, prototip bir PET sisteminin temel ilkelerini yeniden üretir. Bu de 2 satır 4 cm aralıklarla kaynağının gerçek konumunu belirlemek için yeteneğine sahiptirrunma az 2 dakika alıyor.

İki temel sonuç, bu PET sistemi ile elde edilir. Birincisi: Sanal radyoaktif kaynağın görsel efektler arasında verimli bir senkronizasyon gerçek radyoaktif örneği taşırken. Bu program sayesinde, kullanıcılar satın alma zaman kontrolü, aynı konumda tekrar sayısını, veri diğerlerinin yanı sıra, ortalama satın alma etrafında aralığın değişim var. İkinci: çakışma mantık basit bir yapının yapımı kaynağının son konumunu hesaplamak için mesafe için bu ...

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.

A Temel Pozitron Emisyon Tomografi Sistemi Bi-boyutlu bir uzayda bir Radyoaktif kaynağı bulun inşa

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 Görüntüleme.  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.

Nötron Spin Echo'nun Kullanılması, Organik Güneş Hücresi Malzemelerini Araştırmak İçin Otlatma İnsidansını Dağıtmayı Çözdü

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

Mühendislik

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.

İleri Işık Source Alev Deneyler: İs Oluşumu Süreçlerinin içine Yeni Trendleri

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.

Bireysel Nanopartiküller 3D Elemental Haritalama için Enerji Dağılımı X-ışını Tomografi

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.

Algılama ve Palladium Kurtarma Kentsel Madeninde Altın ve Kobalt Metal Nano Wagon tekerlekli şeklindeki Porların ile Belirlenmiş Yeni Sensörler / adsorbanlar kullanma

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.

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

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.

Çok ölçekli Üç boyutlu Mikroelektronik paketleri Soruşturma Sinkrotron Radyasyon Microtomography kullanma

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).

Bir Sistem Nano tozlar gelen Kararlı Nanoparçacık Aerosoller oluşturma

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.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

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.

Bir İzleme Ortamında plasmonik Yakalama ve Nanopartiküller Yayın

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.

Laboratuvar Yıldırım Yaylar Genişbant Yüksek Çözünürlüklü Emisyon Spectra Kayıt Yöntemi

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