A 19.5ps-LSB Vernier-Type Time-to-Digital Converter for PET
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 안길초
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000061300
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 SiPM 검출기 센서를 기반으로 한 양전자방출단층촬영(Positron Emission Tomography : PET)에서 활용하기 위하여 버니어 지연선(Vernier Delay Line : VDL)을 이용하는 T/D 변환기(Time-to-Digital Converter : TDC)를 제안한다. 또한 위의 T/D 변환기에 anger logic readout 회로를 적용하여, 감마선을 입력으로 하는 양전자방출단층촬영 시스템에서 T/D 변환기의 성능을 측정하고 이에 대하여 분석한다. 절대 시간을 안정적으로 측정하기 위하여 버니어 구조의 T/D 변환기를 사용하였으며, 시간분해능을 높이기 위하여 위상 고정 루프(Phase-Locked Loop : PLL) 를 사용하여 빠른 속도의 기준 클록을 안정적으로 제공하였다. 또한 버니어 지연선에서 지연 속도를 일정하게 유지하기 위하여 버니어 T/D 변환기의 복제 회로의 지연 속도를 유지하는 지연 고정 루프(Delay-Locked Loop : DLL)를 사용하였다. 추가적으로, T/D 변환기의 측정 범위를 확장하기 위하여 5비트 계수기를 사용하였다. 집적회로 시제품은 0.18μm CMOS 공정으로 제작되었으며 1.76mm^2의 면적을 갖으며 1.8V에서 180mW의 전력을 소모한다. 제작된 칩의 성능을 측정하기 위하여 8×8 배열의 SiPM 검출기 센서에 LYSO(Lutetium Yttrium Orthosilicate)가 결합된 양전자방출단층촬영 모듈과 8×8 배열 저항 기반의 anger logic readout 회로를 사용하였다. 변환기의 자체 성능을 측정한 결과 19.53ps의 최소 유효 비트를 가지며 400ps의 시간분해능을 갖는다. 위의 변환기를 Anger logic readout 회로를 적용한 시스템에서 ^22Na gamma point source를 사용한 경우 5ns의 시간분해능을 갖는다.
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