For scintillation camera, recently there have been many research of gamma imager based on position-sensitive photomultiplier tube (PSPMT) coupled with optical guide and pixellated crystal array. For its design, there is a need to optimize several parameters of collimator, crystal with high sensitivity and high spatial resolution. In this study, theoretical investigation and experimental analysis have been performed for the better design of a small gamma camera based on PSPMT through several experiments.
The optical photon transport within a scintillating crystal and the emitted photon distribution were simulated by using Monte Carlo method. Based on this simulation, we estimated final photon images from the PSPMT model(R2486) by accounting for the resistive network method. As using this program composed of Monte Carlo method and the resistive network method, we described the whole system of gamma imager and decided many parameters effecting sensitivity and spatial resolution for design of gamma imager. From the simulation results, we found that the images using a pixellated crystal array gives much better positioning accuracy and smaller dead zone than a disk crystal. The detailed simulation results will be discussed in this thesis.
Gain variations and position capabilities for the surface of PSPMT by LED scanning test were acquired before experiments and the records were used for correction. Based on the simulations, a prototype gamma imager was developed and then tested by acquiring point and line source images for 662 keV gamma ray. It was found that the images using CsI(Tl) array could give small geometric compression in the image and it means that the images using CsI(Tl) array has the possibility of high spatial resolution because the resolution has the limitation to be able to be achieved by correction method. As last results, it was demonstrated that pixel lookup table using pixellated crystal array easily corrected the images.
감마영상시스템에서 공간해상도를 높이기 위해 위치민감형 광전자증배관과 픽셀 크리스털을 결합한 연구가 현재 많이 이루어지고 있다. 이 시스템의 디자인에 있어서 크리스털, 콜리메이터에 관한 여러 가지 변수들의 최적화가 필요한데 이 연구에서는 실험과 시뮬레이션을 통해 위치민감형 광증배관을 이용한 여러 가지 형태의 감마영상시스템의 이론적인 분석과 실험 결과들을 보여준다.
몬테칼로 시뮬레이션을 통해 크리스털내에서의 감마레이의 에너지 흡수률과 그곳에서 생성된 빛의 거동을 시뮬레이션하고 광전자 증배관의 표면에서 빛들의 분포를 얻음으로써 광증배관 코드에 의해 빛이 발생한 이상적인 위치를 찾을 수 있다.
시뮬레이션의 결과는 6mm 두께의 크리스털의 경우 입사한 방사선(120keV)에 대해 90%이상의 흡수률을 나타내었으며 픽셀화 된 크리스털을 이용한 감마영상시스템이 감마레이가 흡수된 위치와 시뮬레이션된 위치의 거리차이(Accuracy)가 가장 좋았으며 이미지의 압축이 적어 해상도 측면에서도 좋은 결과를 보여주었다.
실험결과는 시뮬레이션의 유형을 따랐으며 픽셀화된 크리스털을 사용한 시스템의 영상은 얻어진 영상을 보정하는 데에 있어서도 미리 얻어놓은 광증배관의 증폭률과 위치정보를 테이블화하여 하나의 감마레이의 위치가 계산되어질 때마다 테이블로부터 불러와서 보정을 해주는 방법으로 아주 쉬운 알고리즘에 의해 좋은 결과의 영상으로 보정이 가능하게 되었다. 이 연구를 바탕으로 감마영상시스템의 설계와 기본적인 연구에 대한 이론적인 지식에 많은 도움을 줄 것으로 본다.
