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科学家研发全数字硅光电倍增器 具有引领作用

发布时间:2018年12月27日 17:03 来源:中新网湖北
数字PET团队自主研发的硅光电倍增器(SiPM)工程样片

  中新网湖北新闻12月27日电 (马芙蓉 王潇潇)近日,比萨大学的研究人员发表了一篇关于新型光电转换器件硅光电倍增器在医学领域中应用的综述论文。文章指出:(华中科技大学的)基于标准CMOS工艺集成片上微电子学电路的硅光电倍增器是新一代的方向,一旦成功应用将使基于越来越定量的医学影像的早期诊断、预后及治疗等医学前进一大步。

  该文章的通讯作者,比萨大学医学物理学教授、医学物理学院院长阿尔贝托认为,新型全数字硅光电倍增器将是未来光电器件技术的发展方向,具引领作用。

  新型全数字硅光电倍增器由武汉光电国家研究中心研究员、华中科技大学教授谢庆国带领团队研制完成,新一代硅光电倍增器采用数字PET团队发明的采样方法,解决了模拟硅光电倍增器多通道数据读出的瓶颈问题。这项研究自2008年以来,获得了国家科技部、国家自然科学基金委员会多个项目的持续支持。

  光电探测器是弱光探测系统的核心器件,广泛应用于安防、工业、医疗、国防等行业。国际上广泛使用的光电探测器件——硅光电倍增器虽然可以测量到单个可见光光子,但是因集成度高、多通道数据读出等特性,发展一直受限。

  PET(正电子发射断层成像)是继超声、CT和核磁共振之后当今的尖端医学影像技术,主要应用在癌症、心血管疾病、神经系统疾病等重大疾病诊断领域。从2006年起,包括谢庆国团队在内,全球有多支科研团队相继开展将硅光电倍增器作为核心器件应用于PET医学成像中的研究。

  历时10余年,谢庆国团队利用自己发明的采样方法,研发出全数字硅光电倍增器。该器件芯片阵列仅指甲盖大小,具备亚纳秒级响应速度、单光子级灵敏度和低噪声等特性,解决了硅光电倍增器多通道数据读出等瓶颈问题,可实现高灵敏度的全数字光电转换。

  谢庆国介绍,PET成像过程涉及物质到能量、高能粒子到可见光、光到电、模拟到数字、数据到图像五个信号流环节。全数字硅光电倍增器可在光到电这个环节实现更精确的量化信息,这意味着PET成像不仅仅是可视化呈现,更能提供精准、定量的生化、代谢数据,为疾病诊疗、病理研究带来革命性变化。

  谢庆国表示,全数字硅光电倍增器在光电探测领域开拓出一个全新疆域,有望改变中国高性能光电技术长期被垄断、部件长期依赖进口的局面,对实现中国弱光光电探测技术的自主创新、提升国家工业核心竞争力具有重大意义。(完)

(编辑:裴春梅)
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