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J-GLOBAL ID：201802229357341952   整理番号：18A1873570

多結晶シリコンTFTに基づく光子計数アレイのためのピクセル内増幅器の計数率能力の理論的研究【JST・京大機械翻訳】

Theoretical investigation of the count rate capabilities of in-pixel amplifiers for photon counting arrays based on polycrystalline silicon TFTs

著者 (5件)： Liang Albert K. (Department of Radiation Oncology, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 48109, USA) ,  Koniczek Martin (Department of Radiation Oncology, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 48109, USA) ,  Antonuk Larry E. (Department of Radiation Oncology, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 48109, USA) ,  El-Mohri Youcef (Department of Radiation Oncology, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 48109, USA) ,  Zhao Qihua (Department of Radiation Oncology, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 48109, USA)
資料名： Medical Physics  (Medical Physics)
巻： 45  号： 10  ページ： 4418-4429  発行年： 2018年 
JST資料番号： A1258A  ISSN： 0094-2405  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 目的:光子計数アレイ(PCA)は,個々のX線光子のスペクトル情報を測定し,ディジタル的に情報を記録することができ,電子読取雑音とSwank雑音の望ましくない効果を低減するような従来のエネルギー統合アクティブマトリックスフラットパネルイメージャと比較して多くの利点を提供する。現代のPCAsは結晶シリコンに基づいているが,著者らのグループはこのようなアレイのための多結晶シリコン(ポリSi,大面積デバイスの製造に適した半導体材料)の使用を調べている。本研究では,光子計数回路を組み込んだアレイ画素のフロントエンド増幅器の理論的研究を,以前の研究で開発した回路シミュレーション技術に基づいて記述した。現在開発中のプロトタイプPCAsに対応する増幅回路設計の結果と研究で同定された仮想回路設計について報告した。シミュレーションにおいて,性能計量(信号利得,信号応答の線形性およびエネルギー分解能)ならびに計数率の様々な測度を決定した。方法:シミュレーションは,回路性能を決定するために,様々な入力エネルギー分布(すなわち,72kVpスペクトルと単一エネルギーX線)を用いた。ポリSiの特性を代表する結果を得るために,シミュレーションは試験装置から経験的に得られたトランジスタ特性を組み込んだ。回路の最適動作条件を,性能計量に対する基準を適用し,どの条件が整定時間を最小にするかを同定することにより決定した。一度最適運転条件を同定すると,X線フラックスをシミュレートする入力パルス列を用いて,10%と30%(それぞれCR_10とCR_30と呼ぶ)のデッドタイム損失に対応する計数率の2つの測度を決定した。【結果】:最良性能プロトタイプ増幅器設計(画素ピッチ1mmで実装)は,CR_10とCR_30値(画素当たりのカウント数で表す)は,それぞれ8.4と21.6kcps/画素であった。プロトタイプ増幅器設計のトランジスタ,抵抗器およびコンデンサ素子を修正することにより,仮想増幅器設計を誘導した。この仮想設計(ピッチ1mmで実装)は,CR_10とCR_30値がそれぞれ154と381kcps/画素であることを示した。0.25mmのピッチで実装したとき,その設計の性能は,それぞれ210および491kcps/画素に増加した(単位面積当たり3.4および7.9Mcps/mm2)。結論:本論文で記述されたシミュレーション方法は,光子計数アレイの増幅器成分の有望な設計を同定するための有用なツールを示し,それらの設計のアナログ信号と雑音性能を評価する。本研究から得られた結果は,ポリSiトランジスタに基づく大面積,光子計数アレイが臨床的に有用な計数率を提供できるという仮説を支持する。これらの初期結果によって奨励されて,プロトタイプ設計の開発と経験的特性化と共に,より有望な設計の同定と評価を支援する方法論のさらなる開発が計画される。Copyright 2018 Wiley Publishing Japan K.K. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 利得 ,  *増幅器 ,  *画素 ,  回路設計 ,  ディジタル方式 ,  半導体材料 ,  *光子計数 ,  *光子 ,  雑音 ,  線形性 ,  雑音特性 ,  スペクトル ,  プロトタイプ ,  コンデンサ ,  キャラクタリゼーション

著者キーワード (5件)： 回路シミュレーション ,  計数率 ,  医用X線イメージング ,  光子計数アレイ ,  多結晶シリコン薄膜トランジスタ

分類 (3件)： 測光と光検出器一般  (BD07031F) ,  光導電素子  (NC03083X) ,  X線技術  (BA02060D)

タイトルに関連する用語 (10件)： 多結晶シリコン ,  TFT ,  光子計数 ,  アレイ ,  ピクセル ,  増幅器 ,  計数率 ,  能力 ,  理論 ,  研究