SiPM半導(dǎo)體探測器在醫(yī)學上的應(yīng)用

更新時間：2018-04-18

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Silicon Photomultipliers（簡稱SiPM，又稱 Multi-Pixel Photon Counter – MPPC）是一種全新的高靈敏度硅光電探測器件，這種探測器主要是由工作在蓋革模式下的雪崩光電二管陣列構(gòu)成。近些年，隨著SiPM技術(shù)的日臻成熟以及價格的不斷下降，SiPM正推動著正電子發(fā)射型計算機斷層影像（Positron Emission Computed Tomography，簡稱PET）設(shè)備的革命性發(fā)展。

SiPM作為一種新型的半導(dǎo)體探測器，相比傳統(tǒng)光電倍增管（PMT）和雪崩光電二管（APD）具有諸多有點。

	PMT Photomultiplier Tube	APD Avalanche Photodiode	SiPM Silicon Photomultiplier
量子效率	25% … 40%	60% … 80%	… 80%
單光子探測能力	Y	-----	Y
工作電壓	1 - 3 kV	100 - 500 V	20 … 80 V
增益	10⁴ - 10⁹	30 - 300	10⁵ - 10⁷
磁場敏感度	敏感	不敏感	不敏感
體積及機構(gòu)緊湊程度	體積大，結(jié)構(gòu)不緊湊	體積小，結(jié)構(gòu)緊湊	體積小，結(jié)構(gòu)緊湊
量產(chǎn)價格	中	低	低

SiPM對磁場不敏感的特性使PET可與MRI結(jié)合，其快速的時間響應(yīng)特性能夠滿足TOF-PET（time of flight, 時間飛行）的技術(shù)要求。另外，SiPM緊湊的結(jié)構(gòu)及較高的信噪比，大大提高了PET的空間分辨率，使其突破性的達到了亞毫米級?；赟iPM技術(shù)PET的革命性的進步，也使得腫瘤檢測更加準確，可檢測腫瘤尺寸更加微小。

目前在國內(nèi)外主要的SiPM生產(chǎn)商中，德國KETEK公司的SiPM產(chǎn)品不論是在性能還是價格方面都具有非常大的優(yōu)勢。相比其他公司的同類產(chǎn)品，KETEK公司的SiPM具有更高的PDE、更低的暗計數(shù)率和工作電壓以及溫度增益系數(shù)。

以50um microcell 為例，其主要參數(shù)指標為：

峰值相應(yīng)	PDE	Gain	暗計數(shù)率	串擾	zui大穩(wěn)定偏壓	溫度增益系數(shù)	符合時間分辨率	能量分辨率-飽和修正
420nm	>60%@ 420nm	>10⁶	100KHz/mm²	2%	30%@Vbd=25V	<1%	174ps@LYSO	12.3%@LYSO

目前KETEK公司的標準產(chǎn)品產(chǎn)品覆蓋1mm*1mm-6mm*6mm等不同尺寸，SMD（Surface Mount Device）和Pin兩種封裝，microcell 15um-100um等不同類型。同時不同尺寸的SiPM又具有光學隔離和非隔離型兩種，隔離性具有更低的串擾、噪聲和更快的時間響應(yīng)，非隔離型具有zui高的填充比和PDE。