Back to Search Start Over

Direct Measurement of Ionization Charges in Single-phase Liquid Xenon Compton Telescope for 3γ Medical Imaging

Authors :
D. Giovagnoli
Sara Diglio
Didier Roy
Julien Masbou
S. Acounis
Dominique Thers
Dimitris Visvikis
Nicolas Pillet
Mounir Abaline
S. Bouvier
Françoise Kraeber-Bodéré
Julien Bert
L. Royer
Yuwei Zhu
Michel Chérel
E. Morteau
S. Manen
R. Vandaele
J.S. Stutzmann
H. Chanal
Y. Xing
N. Beaupère
Thomas Carlier
Patrick Le Ray
Frederic Lefevre
Jean-Pierre Cussonneau
Jérôme Idier
Clotilde Canot
J.L. Beney
Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH)
Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Laboratoire de Physique de Clermont (LPC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Université de Nantes (UN)
Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (ECN)
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Source :
2019 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC), 2019 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC), Oct 2019, Manchester, United Kingdom. pp.1-4, ⟨10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059808⟩, 2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), 2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), Oct 2019, Manchester, United Kingdom. ⟨10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059808⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
IEEE, 2019.

Abstract

International audience; We report the study of direct measurement of ionization charges in an innovative liquid xenon Compton camera of small animal imaging, named XEMIS2. It was combined with a novel 3γ medical imaging modality, showing a "TOF-like" PET performance, targeted to reduce the administered activity diametrically while preserving the image quality in oncology diagnosis. For the Compton cones reconstruction, the sequential low energy electronic recoils from Compton scattering of third γray (∼ 1 MeV) are measured directly from ionization signals under a high electric field of 2 kV/cm. The Geant4/NEST simulations studies reveal that the intrinsic energy and spatial resolutions of charges carriers measuring in liquid xenon are dominated respectively by the electron-ion recombination and the abstruse trajectory of recoil electrons. Besides, a novel ASIC front-end electronic, XTRACT, and data acquisition chain were developed, dedicated to optimizing the accuracy and efficiency of ionization signals measurement in XEMIS2. It allows a continuous read-out with ultra-low charges threshold and negligible deadtime per individual channel. The performing characteristics were calibrated in the prototype XEMIS1 under the XEMIS2 operation condition, showing a good homogeneous charge linearity response. Meanwhile, the data processing and analysis were developed, where the charge measurement has been optimized through Monte Carlo simulations. I. INTRODUCTION T HE personalized medicine as the heart of healthcare priorities of the 21 st century requires molecular imag-Manuscript

Details

Database :
OpenAIRE
Journal :
2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e4124995f8e9d6e094b74caedb1fa793