Speaker
Mr
泽鑫 张
(中国科学院高能物理研究所)
Description
双端读出连续晶体PET探测器兼具较高探测效率、深度作用位置（DOI）测量能力和边缘效应抑制优势，但其读出电子学需同时满足高通道密度、高计数率和精密定时测量要求。本文面向小动物连续晶体PET探测器，设计了一套紧凑型分层FPGA数据获取与处理系统。系统由信号采集层、信号预处理层和集中处理层组成：前端采用行列求和读出，将每个12×12 SiPM阵列的144路能量信号压缩为24路；采集板完成96路能量信号和4路定时信号的同步数字化及实时特征提取；预处理板实现双端事件关联、模块级能量/位置/时间融合，并通过10 Gbps Aurora光链路级联传输至基于Alveo U200 FPGA的集中处理单元。实验结果表明，所提出的体系结构可将有效读出通道数降低83.3%，在511 keV下获得12.20% FWHM的能量分辨率，单端电子学本征时间分辨率为53.57 ps；探测器空间分辨率达到0.97 mm，DOI分辨率为1.39 mm。全环测试中，采集级单模块吞吐能力接近2.8 Mcps，预处理级支持约1 Mcps的稳定事件处理，系统在线处理能力超过10⁶ events/s。结果表明，该分层FPGA核电子学架构能够有效兼顾通道压缩、实时符合处理和高速数据传输，为双端读出连续晶体PET探测器及小动物PET系统提供了可扩展的电子学实现方案。
