izvor podataka: poirot

Naziv

Jednoslojni polarimetar gama zračenja za primjene u medicinskom oslikavanju i za temeljna istraživanja u fizici

Single Layer Gamma-Ray Polarimeter for Medical Imaging Applications and Fundamental Physics Research

Opis projekta

Informacija o polarizaciji gama zračenja je važna u mnogim područjima suvremenih istraživanja u fizici. U području fundamentalnih istraživanja primjer je fenomen kvantne sprege, kojeg je moguće proučavati analiziranjem relativnih polarizacija tri gama fotona iz raspada orto-pozitronija. U području primjena, važan je slučaj biomedicinsko oslikavanje pomoću pozitronske emisijske tomografije (PET), gdje su simulacijske studije pokazale da polarizacijska informacija, koje se ne koristi u dostupnim PET sustavima, ima potencijal poboljšati kvalitetu slike. Polarizacija gama fotona se može odrediti putem Comptonova raspršenja, koje rezultira rapršenim elektronom i raspršenom gama česticom. Za rekonstrukciju Comtponovih raspršenja potrebni su pozicijski i energijski osjetljivi detektori, koji se obično sastoje od dva sloja, prvog za detekciju elektrona i drugog za detekciju raspšenog fotona. No, u mnogim primjenama gdje su detektori izrazito segmentirani i sadrže velik broj kanala, kao u PET-u, sustav utemeljen na dvoslojnim detektorima imao bi relativno visoku cijenu. U ovom projektu napravit ćemo novi, modularni sustav za mjerenje polarizacije gama fotona, utemeljen na jednoslojnim detektorima za mjerenje Comptonova raspšrenja. Pojedini modul će se sastojati od matrice scintilacijskih detektora, iščitavanih silicijskim fotomultiplikatorima. U usporedbi sa dvoslojnim sustavima, ovaj koncept nudi mogućnost konstrukcije cjenovno povoljnijih, kompaktnih i višenamjenskih uređaja. U projektu ćemo postaviti sustav od šesnaest modula, koji će se primijeniti u dva istraživanja. U prvom će se po prvi put eksperimentalno ispitati mogućnost korištenja informacija o polarizaciji gama zračenja u PETu, kao važan korak prema novoj generaciji efikasnijih uređaja za medicinsko oslikavanje. U drugom će analizirati azimutalne korelacije tri gama fotona iz raspada orto-pozitronija, da bi se istražila kvantna sprega, kao temeljni fizikalni koncept.

Gamma-ray polarization information is valuable in many areas of contemporary physics research. An example in fundamental sector is the phenomenon of quantum entanglement, which may be investigated by analyzing relative polarizations of three gammas originating from ortho-positronium decay. In applications, an important case is the biomedical imaging with Positron Emission Tomography (PET), where it has been shown by simulated model studies, that the polarization information, which is not exploited in existing PET systems, has the potential to improve the image quality. The polarization of a gamma photon can be determined from its Compton scattering, where it produces a recoil electron and a scattered photon. For reconstruction of Compton events, one needs position and energy-sensitive detectors, usually encompassing two layers, for detection of the electron and the scattered photon, respectively. However, in many applications where detectors are highly granular and contain many channels, such as PET, a system based on two-layer readout would be costly. In this project we will construct a new, modular detector system for gamma polarization measurements, based on single-layer Compton scattering detectors. A module will contain an array of scintillators, read-out by silicon photomultipliers. Compared to two-layer detectors, the single-layer concept offers a possibility to construct more cost-efficient, compact and versatile devices. We will assemble a sixteen-module system, which will be used in two applications: first, to evaluate experimentally for the first time the feasibility of using the information about gamma-ray polarization in PET, as an important step towards the next generation of more efficient medical imaging devices, and second, to analyze the azimuthal correlations of three gammas from ortho-positronium decay in order to investigate entanglement as a fundamental concept of quantum physics.

Ključne riječi

Scintilacijski detektori, polarizacija gama zračenja, komptonsko oslikavanje, pozitronska emisijska tomografija, kvantna sprega

Scintillation detectors, Gamma polarization, Compton imaging, Positron emission tomography, Quantum entanglement

Znanstveno-istraživački projekti

SiLGaP

PZS-2019-02-5829

01.10.2019

31.05.2023

nije evidentirano

HRK 2.196.550

Podaci o financiranjima

Podaci o institucijama

Podaci o osobama