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F.Arfelli, A.Bergamaschi, D.Dreossi, R.Longo,
A.Olivo, S.Pani, L.Rigon, C.Venanzi, E.Castelli
Tomografia al Seno
con Luce di Sincrotrone
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La tomografia
Informazione sulla profondita’ E’ assente la sovrapposizione delle strutture
Applicata alla mammografia Ottimale per seni spessi e densi Permette di definire la forma delle lesioni Argomento di ricerca all’avanguardia
oggetto rivelatorefascio laminare
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MatisseMAmmographic and Tomographic Imaging with Silicon detectors and Synchrotron radiation at
Elettra
Ottimizzazione energiaNiente indurimento del fascio
Assenza di artefattiDivergenza trascurabile
Digitale indispensabileAlta efficienza
Riduzione della doseAlta risoluzioneRiduzione scattering Single photon counting
Massimo contrasto
Fascio laminare monocromatico di luce di sincrotrone
Rivelatore digitale a microstrip
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SYRMA: La beam line per pazienti
Beam line modificata per esami su pazientiPrime pazienti nel 2004
SE
TU
P
SY
RM
EP
Fenditure in vuoto
Monocromatore
Filtri
Fenditure in aria
Beam stopper Otturatori veloci
Camere a ionizzazione
FASCIO SSStazione mammografica
Elementi di controlloElementi di sicurezza
SELEZIONE ENERGIA SELEZIONE FLUSSOE GEOMETRIA
Setup tomografico gia’ predisposto
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Movimentazione Movimentazione lettinolettino
L’upgrade della beam line
Sistema di allineamento del detector
Sistema di controllo e sicurezzaFast shutterSicurezza
tomografica
Posizionamento rivelatore
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Il rivelatore MATISSE
Geometria “edge on”Alta efficienzaAlta risoluzione
Read Out a Single Photon CountingMassimo contrasto
• Segnali ridotti ( ~¼ MIP)• Richiesta alta velocita’
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Il progetto
Rivelatore finalizzato ad esami cliniciIntegrazione nel sistema di controllo e
sicurezza SYRMA
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Il rivelatore a microstrip
Pixel 100 x 300 µm2
Lunghezza strip 2cm, Zona morta ridotta fino a 200µm Guard ring su 3 latiEfficienza >70%
Bassa corrente di buio (0.1 nA/strip)
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L’elettronica di frontend
Alto guadagnoAlmeno 100 mV/fC
Basso rumorePoche centinaia di e- ENC
Alta velocita’100% efficienza a 100 kHz/pixel
Piccolo ingombroMatching con pitch 100 µm del detector
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VA64 + LS64 Guadagno 100mV/fC 500 e- di rumore 75 ns peaking time Uscite digitali parallele
VA64 LS64 FPGA
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Il Read Out
Implementata mediante FPGAContatori paralleli a 16 bitShift register per il readout serialeLa lettura contemporanea
all’’acquisizione e’ in fase di progettazione
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Il sistema di lettura
MATwish controlla:VME
Inizializzazione ASICRead Out da FPGA
GPIBMovimentazione
motoriVisualizzazione
immagine
Crate VME
Repeater
Detectorboard
Moto
ri
16
bit I/O
reg
iste
r
Pulse Generator
Power supply
Detector bias
PC Linux
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Il primo prototipo
3.3V±2V
1.8V
5V
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Bench tests
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 500 1000 1500
Rate (KHz)
Co
un
ts (
x1
03)
Ingresso di calibrazione100% efficienza fino a 1MHz
Eccesso di conteggi• Doppi conteggi
• Crosstalk
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0
10
20
30
42 52 62 72 82
Threshold (mV)
Coun
ts (x
1000
)
20keV
25keV
30keV
Beam tests
Osservati fotoni fino a 15 keV Eccesso di conteggi Eccesso di rumore
stimato dagli scan
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Misura con Sorgente 241Am
Grosso problema di cross-talkRisolto in laboratorio
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Attivita’ 2003
Prime immagini con il prototipo a 64 canali (Luglio)
Realizzazione di una nuova scheda di lettura Read Out senza tempi
morti Realizzazione di una
scheda a 4 ASIC Utilizzo FBGA
Progettazione e realizzazione fast shutter
Progettazione della meccanica di allineamento del rivelatore
Realizzazione e test del prototipo a 64 canali
Progettazione del sistema di acquisizione e sicurezza tomografico
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Attivita’ 2004
Montaggio sistema di allineamento e integrazione del detector nel sistema di controllo della beam line Realizzazione di una tomografia in modalita’
paziente con prototipo a 256 canali (30/06/2004) Implementazione definitiva della logica di
lettura (30/06/2004) Realizzazione di una probe card e test degli
ASIC Realizzazione scheda a 32 ASIC
(2048 canali) (31/12/2004)