Positron Emission Tomography con rivelatori SiPM

Presso l’INFN di Pisa e’ in fase di sviluppo un prototipo di PET (Positron Emission Tomography) per piccoli animali di nuova generazione composto da cristalli scintillatori LSO (Lutetium OxyorthoSilicate) letti da fotorivelatori a stato solido denominati Silicon PhotoMultipliers (SiPM). La tesi in oggetto si propone di studiarne un primo sistema dimostrativo. Esso è composto da due matrici di rivelatori da 64 canali ciascuna lette da un’elettronica appositamente sviluppata per questa applicazione di cui si è eseguita la parte di assemblaggio, caratterizzazione e le prime acquisizioni in coincidenza. Questi dispositivi rappresentano una vantaggiosa alternativa ai comuni fototubi utilizzati attualmente in PET: essi infatti sono dotati di alto guadagno già a poche decine di Volt di alimentazione e possono essere facilmente assemblati in matrici di singoli SiPM di dimensioni di qualche millimetro. L’insensibilità al campo magnetico ed un veloce tempo di generazione del segnale li rendono utilizzabili per applicazioni ibride PET-MRI (Magnetic Resonance Imaging) e tecniche TOF –PET (Time Of Flight-PET). La parte iniziale del lavoro è stata dedicata al test del sistema di acquisizione dati, sul quale sono stati eseguiti test di linearità e di timing al variare della soglia selezionabile per il trigger degli eventi. Per ogni canale di lettura è stata inoltre eseguita una calibrazione con segnali test. La seconda parte è rivolta allo studio dell’intero sistema di rivelazione composto da due matrici di SiPM 8x8 con pitch di 1,4 x 1,5 mm2 poste in coincidenza ed accoppiate tramite grasso ottico ad una matrice di LSO composta da 8x8 cristalli di spessore 10 mm e di superficie pari a quella del singolo pixel del rivelatore. Con una sorgente di Na22 sono state eseguite misure di risoluzione energetica, temporale e spaziale ricostruendo la posizione della sorgente all’interno del campo di vista. Gli interessanti risultati ottenuti dimostrano che le performance del sistema in studio soddisfano i requisiti della Tomografia ad Emissione di Positroni