Silicon photomultipliers (SiPM) is useful to make a compact and efficient positron emission tomography (PET) system. Like other solid state device, SiPM is also temperature sensitive. In PET system it is difficult to cool the SiPM to a certain temperature. For this reason, it is not possible to get full advantages of PET system based on SiPM. Most of the invented cooling techniques are limited to an individual module of a detector. In this study we present a new technique to cool SiPM as well as application-specific integrated circuit (ASIC) part of PET system. Each module of our considered PET system has 8×8 array of two SiPM and two ASIC. In our KAIST PET system most of the heat
produce in ASICs part. To cool ASICs we use water, and to cool SiPMs we use air. By using water, it was possible to cool ASIC to 14.383°C with 0.005kg/s flow rate of water. To reduce complexity and extract heat from SiPM, we consider air as cooler, which is passed behind the SiPM array. With this technique we find, maximum temperature of SiPMs is 16.2°C and minimum temperature of that is 12°C. Various study shows, dark current and gain of SiPM varies slightly within the temperature range of 12°C - 16°C. As we are able to maintain our SiPM temperature within this temperature range, it is possible to get good image from the proposed system and it will give a new dimension to have a more effieient and compact PET system.
SiPM (silicon photomultipliers)은 소형이며 효율적인 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 시스템을 만드는 데 유용하다. 다른 고체 소자와 마찬가지로 SiPM도 온도에 민감하다. PET 시스템에서는 SiPM을 특정 온도로 냉각시키는 것이 어렵다. 이러한 이유로 SiPM에 기반한 PET 시스템의 장점을 완전히 누릴 수 없다. 발명된 냉각 기술의 대부분은 검출기의 개별 모듈로 제한된다. 이 연구에서는 SiPM 및 PET 시스템의 ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 부분을 냉각시키는 새로운 기술을 제시한다. 고려한 PET 시스템의 각 모듈에는 2개의 SiPM과 2개의 ASIC로 구성된 8 × 8 어레이가 있다. KAIST PET 시스템에서 대부분의 열은 ASIC 부분에서 생산된다. ASIC을 식히기 위해 물을, SiPM을 냉각시키기 위해 공기를 사용했다. 물을 사용하여 ASIC을 0.005kg/s의 물 유량으로 14.383 °C로 냉각 할 수 있었다. 복잡성을 줄이고 SiPM에서 열을 추출하기 위해 SiPM 어레이 뒤쪽으로 통과하는 공기를 냉각기로 간주하였다. 이 기술을 통해 SiPM의 최대 온도는 16.2 °C이고 최소 온도는 12 °C가 된다. 다양한 연구에 따르면 SiPM의 암전류 및 이득은 12 °C - 16 °C의 온도 범위 내에서 약간 변한다. 이 온도 범위 내에서 SiPM 온도를 유지할 수 있기 때문에 제안된 시스템에서 우수한 이미지를 얻는 것이 가능하며 더 효율적이고 소형인 PET 시스템을 갖출 새로운 차원을 제시 할 수 있을 것이다.
