PET成像前端集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

高武 著

圖書標籤:

• PET成像
• 正電子發射斷層掃描
• 集成電路設計
• 前端電路
• 醫學影像
• 射頻電路
• 低噪聲放大器
• 模數轉換器
• 信號處理
• 核醫學

店鋪： 妙語書言圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121311253

商品編碼：29363968548

包裝：平裝

齣版時間：2017-04-01

基本信息

書名：PET成像前端集成電路設計

定價：69.00元

作者：高武

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2017-04-01

ISBN：9787121311253

字數：

頁碼：184

版次：01

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書針對正電子發射斷層成像係統的需求，係統地介紹瞭輻射探測器前端集成電路的電路結構和設計方法學。全書分為三部分：部分主要介紹正電子發射斷層成像前端讀齣電路的研究進展和發展動態分析、低噪聲前端讀齣電路設計技術和電流模式前端讀齣電路設計技術等，第二部分主要介紹時間/數字轉換器技術綜述、低抖動延遲鎖相環設計技術和多通道大動態範圍時間/數字轉換器設計技術等；第三部分給齣多通道低功耗模擬/數字轉換器的設計技術。全書後給齣對下一代正電子發射斷層成像前端集成電路的展望。本書適閤集成電路設計領域的專業人員使用。

目錄

---

作者介紹

---

西北工業大學教授，法國斯特拉斯堡大學科學博士、西北工業大學工學博士，主要從事低噪聲前端讀齣集成電路、抗輻射集成電路和空間嵌入式係統的設計與開發。承擔本科生'模擬集成電路設計”、研究所'前端微電子係統”等課程。

文摘

---

序言

---

《PET成像核心探測係統創新研究》 引言： 正電子發射斷層掃描（PET）作為一種功能成像技術，在疾病診斷、藥物研發以及神經科學研究等領域扮演著至關重要的角色。其成像質量的提升，很大程度上依賴於前端探測係統的性能。本書《PET成像核心探測係統創新研究》深入探討瞭PET成像的核心組成部分——探測係統的設計、優化與前沿技術，旨在為相關領域的科研人員、工程師和研究生提供一個全麵而深入的技術參考。本書內容聚焦於探測器本身的物理原理、材料選擇、電子學設計以及信號處理等關鍵環節，不涉及 PET成像的後端圖像重建算法、臨床應用案例、特定疾病的診斷流程，以及任何與數據分析和圖像渲染相關的技術。 第一章：PET探測器基本原理與物理機製 本章將係統梳理PET成像的物理基礎，重點闡述正電子湮滅過程、伽馬射綫的産生及其探測原理。我們將詳細解析探測器材料與伽馬射綫相互作用的物理機製，包括康普頓散射、光電效應和電子-正電子對産生等，並深入探討這些相互作用如何轉化為可被電子綫路捕捉的信號。本章內容將嚴格限定在探測器層麵的物理過程，不包含 任何關於如何利用這些信號進行圖像重建的論述。我們將考察不同探測器材料（如LSO, BGO, LaBr3等）的光學特性、衰減長度、熒光量子産率以及能譜響應等關鍵參數，並分析這些參數對探測器性能的影響。此外，本章還將初步介紹探測器陣列的幾何排布對探測效率和空間分辨率的理論影響，但不會深入探討 具體的探測器幾何設計和陣列構型優化。 第二章：先進探測器材料的性能評估與選擇 探測器材料是PET成像性能的基石。本章將對目前主流的以及新興的閃爍體材料進行詳細的性能評估與比較。我們將深入分析不同材料的能量分辨率、時間分辨率、光産額、衰減時間常數、尺寸效應以及輻射硬度等關鍵指標，並結閤PET成像的具體需求，探討材料選擇的考量因素。例如，高光産額的材料能夠提供更好的能量分辨率，從而實現更高程度的散射和隨機符閤事件的抑製；快速衰減時間常數的材料則有助於提高時間分辨率，進而實現時間飛行（TOF）PET技術，顯著改善圖像信噪比。本章的重點在於對材料本身的物理性質進行深入研究和量化分析，不包括 任何關於這些材料在具體成像設備中集成應用後的性能錶現，也不涉及 材料的成本效益分析或商業化前景的討論。我們將提供不同材料在特定能量範圍內的探測效率計算方法，並探討材料純度、晶體生長技術等對探測器性能的影響。 第三章：高性能PET探測器電子學前端設計 探測器産生的微弱信號需要經過復雜的電子學前端進行放大、整形和數字化。本章將深入探討PET探測器電子學前端的設計原理與關鍵技術。我們將詳細解析預放大器、主放大器、閾值甄彆器、時間-數字轉換器（TDC）以及能量-數字轉換器（ADC）等關鍵電路模塊的設計要點。重點將放在如何優化電路的噪聲性能、帶寬、增益穩定性以及功耗，以最大限度地提高信號的信噪比和探測係統的響應速度。本章還將介紹低噪聲跨阻放大器（TIA）、高精度電荷放大器以及低功耗偏置電路等設計技巧。請注意，本章內容僅限於探測器前端的信號獲取與初步處理， 不涉及 這些信號如何被進一步處理以進行後續的圖像重建，也不包含 任何關於後端數據采集係統（DAQ）的詳細設計。我們將討論如何抑製外部電磁乾擾（EMI）和探測器本身産生的電子噪聲，並介紹常用的低噪聲設計技術，例如屏蔽、接地、濾波以及使用低噪聲半導體器件。 第四章：探測器電子學集成與係統優化 在本章中，我們將進一步探討如何將多個探測器單元及其前端電子學高效地集成起來，形成完整的PET探測器模塊。我們將分析不同探測器模塊的布局方式，例如正交排布、交錯排布等，以及這些排布方式對探測效率、空間分辨率和探測死區的影響。同時，本章還將深入研究探測器模塊之間的串擾問題、信號同步問題以及如何實現低功耗、高密度集成。我們將討論模塊化設計的優勢，以及如何通過優化走綫、減少寄生參數等手段來提高信號完整性。本章的重點在於探測器單元及前端電子學的物理集成與係統層麵的協同優化， 不包含 整個PET掃描係統的機械結構設計、大範圍的探測器環的搭建，以及任何與臨床掃描操作相關的技術。我們將介紹常用的互連技術，例如高密度連接器、柔性印刷電路闆（FPC）以及共用低功耗電源和時鍾信號的方法。 第五章：探測器係統的時間分辨率提升技術 時間分辨率是PET成像性能的關鍵指標之一，尤其是在TOF-PET技術中。本章將聚焦於提升PET探測器係統時間分辨率的關鍵技術。我們將深入分析影響時間分辨率的主要因素，包括閃爍體材料的衰減時間、探測器光電轉換效率、電子學前端的響應速度以及數字信號處理的精度。我們將詳細介紹如何通過優化閃爍體材料、采用快速響應的光電探測器（如矽光電倍增器SiPM）、設計高性能的時間-數字轉換器（TDC）以及采用先進的信號整形技術來提高時間分辨率。本章內容嚴格限定在探測器及其前端電子學的時間測量精度， 不涉及 如何利用時間信息進行圖像重建，也不包含 TOF-PET技術在臨床應用中的優勢分析。我們將探討不同SiPM陣列的特性，包括其像素尺寸、飽和度、增益均勻性以及串擾等，並介紹如何通過優化TDC的采樣率和量化位數來提升時間測量精度。 第六章：新型探測器設計與前沿技術探索 本章將展望PET探測器設計的前沿領域和未來發展方嚮。我們將介紹一些正在興起的新型探測器技術，例如固態探測器、微柱陣列探測器以及具有多功能集成能力的探測器等。我們將探討這些新型技術在提高探測效率、降低成本、減小體積以及增強成像性能方麵的潛力。同時，本章還將討論如何將先進的半導體技術、納米技術以及微電子機械係統（MEMS）技術應用於PET探測器的設計與製造。請注意，本章內容主要聚焦於探測器本身的新型設計理念和技術探索， 不包含 任何關於這些新型技術在實際設備中的實現細節、性能驗證，以及其在具體成像應用中的優勢比較。我們將介紹一些最新的材料研究進展，例如有機閃爍體、量子點以及新型無機閃爍體，並分析它們在PET成像中的應用前景。 結論： 《PET成像核心探測係統創新研究》一書，緻力於為讀者提供一個關於PET成像探測係統深入而全麵的技術視角。本書內容緊密圍繞探測器材料、電子學設計、係統集成以及時間分辨率提升等核心技術展開，不包含 任何後端圖像處理、臨床應用或數據分析方麵的內容。通過對書中內容的學習，讀者將能夠更深刻地理解PET成像探測係統的關鍵技術瓶頸，並為未來相關領域的研究與創新奠定堅實的理論基礎。本書的編寫力求嚴謹、詳實，以期成為PET探測器設計領域一本具有參考價值的專著。

評分☆☆☆☆☆

這本書所傳達的關於 PET 成像領域前沿技術的信息，絕對能夠幫助你站在行業的最前沿。作者對未來 PET 係統發展趨勢的預測，以及在新材料、新器件應用方麵的探討，都非常具有前瞻性。我特彆對書中關於新型閃爍體材料與前端電路接口匹配的研究，印象深刻。它不僅討論瞭如何設計能夠兼容不同材料特性的前端電路，還對未來可能齣現的具有更高探測效率、更快響應速度的新型閃爍體，給齣瞭初步的前端設計思路。書中對光電探測器（如矽光電倍增器，SiPM）性能的分析，以及如何將其集成到整個前端設計中，以最大化其優勢並剋服其劣勢，也是非常精彩的一部分。對於那些渴望瞭解 PET 技術未來發展方嚮的讀者而言，這本書無疑是一扇重要的窗口。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是為那些在 PET 成像領域摸爬滾打多年的資深工程師和研究人員量身定製的。我花費瞭相當多的時間去鑽研那些復雜的電路圖和深奧的理論，尤其是關於信號采集和處理的部分。書中對於低噪聲放大器（LNA）的設計、閾值電壓的精確控製、以及如何最大程度地減少由傳感器本身引入的信號失真，都有著非常細緻的闡述。特彆是它在討論如何處理來自閃爍體陣列的微弱信號時，采用瞭非常直觀的比喻和深入淺齣的講解，讓我這個長期以來對某些模擬電路設計細節感到睏惑的人，茅塞頓開。書中還涉及瞭數字信號處理（DSP）的集成，包括如何設計高效的濾波器來抑製噪聲，同時又不丟失關鍵的事件信息。我特彆欣賞作者在描述不同類型的模數轉換器（ADC）以及它們在 PET 前端集成電路設計中的適用性時，所做的權衡分析。這不僅僅是堆砌公式和電路圖，而是真正站在設計者的角度，考慮瞭功耗、速度、精度以及成本等多方麵的因素，為我們提供瞭非常寶貴的實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

從一本讀者的角度來看，這本書在解決實際工程問題方麵，可以說是做得非常到位。書中列舉的各種挑戰，例如電磁乾擾（EMI）的防護，低功耗設計下的性能優化，以及如何在嚴苛的醫療環境中使用和維護這些精密集成電路，都非常貼近實際應用。作者在描述如何通過電路設計來增強係統的魯棒性，以及如何進行故障診斷和排除方麵，給齣瞭許多非常實用的技巧和經驗。我尤其欣賞書中關於測試和校準方法的詳細介紹，這對於確保 PET 係統的準確性和可靠性至關重要。它不僅僅是理論的闡述，更多的是將理論轉化為實踐的經驗總結，讓我能更從容地麵對在産品開發過程中遇到的各種復雜問題。

評分☆☆☆☆☆

我尤其欣賞這本書在係統集成層麵的深入分析，這使得它超越瞭單純的電路設計手冊，成為瞭一本真正能夠指導産品開發的參考書。書中詳細講解瞭如何將前端模擬電路與後端的數字信號處理器、甚至是更上層的係統控製單元進行無縫集成。我發現作者對於數據流管理、接口協議選擇，以及如何實現高效的通信機製，都有著非常獨到的見解。特彆是在討論如何優化整體係統的延遲和吞吐量時，書中提齣的多級流水綫設計和並行處理架構，給我留下瞭深刻的印象。對於如何進行係統級的仿真和驗證，以確保整個前端集成電路能夠穩定可靠地工作，書中也給齣瞭非常全麵的指導。我發現，以往在實際項目中常常遇到的集成難題，在這本書裏都能找到相對應的解決方案或至少是清晰的思路。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一大亮點在於其對先進半導體工藝的深入探討，這對於任何希望在 PET 設備性能上尋求突破的工程師來說，都是不可多得的寶藏。作者詳細介紹瞭在當前最先進的CMOS技術節點下，如何設計和優化高精度、低功耗的模擬前端電路，以適應日益增長的探測器密度和更快的讀齣速度的需求。他對寄生效應的分析，以及如何在版圖設計層麵進行規避和補償，寫得極為精闢。書中還討論瞭如何在高能量粒子探測過程中，有效地處理大量的並發行信號，這其中涉及到多通道同步、串擾抑製等關鍵技術。作者用大量的實例說明瞭如何通過巧妙的電路拓撲和布局，來達到更高的探測效率和空間分辨率，這對於我正在進行的下一代 PET 係統研發項目，提供瞭非常直接的啓發。此外，對於熱噪聲、量化噪聲等基礎噪聲源的建模和抑製，書中也給齣瞭非常詳實且實用的方法論。