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SCOPUS
Energy-correction photon counting pixel for photon energy extraction under pulse pile-up
저자
Lee, Daehee ; Park, Kyungjin ; Lim, Kyung Taek ; Cho, Gyuseong
발행기관
학술지명
Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. Section A
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
36-46(11쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Abstract</B></P> <P>A photon counting detector (PCD) has been proposed as an alternative solution to an energy-integrating detector (EID) in medical imaging field due to its high resolution, high efficiency, and low noise. The PCD has expanded to variety of fields such as spectral CT, k-edge imaging, and material decomposition owing to its capability to count and measure the number and the energy of an incident photon, respectively. Nonetheless, pulse pile-up, which is a superimposition of pulses at the output of a charge sensitive amplifier (CSA) in each PC pixel, occurs frequently as the X-ray flux increases due to the finite pulse processing time (PPT) in CSAs. Pulse pile-up induces not only a count loss but also distortion in the measured X-ray spectrum from each PC pixel and thus it is a main constraint on the use of PCDs in high flux X-ray applications. To minimize these effects, an energy-correction PC (ECPC) pixel is proposed to resolve pulse pile-up without cutting off the PPT by adding an energy correction logic (ECL) via a cross detection method (CDM). The ECPC pixel with a size of 200×200µm<SUP>2</SUP> was fabricated by using a 6-metal 1-poly 0.18µm CMOS process with a static power consumption of 7.2 μW/pixel. The maximum count rate of the ECPC pixel was extended by approximately three times higher than that of a conventional PC pixel with a PPT of 500 <I>n</I>sec. The X-ray spectrum of 90 kVp, filtered by 3mm Al filter, was measured as the X-ray current was increased using the CdTe and the ECPC pixel. As a result, the ECPC pixel dramatically reduced the energy spectrum distortion at 2 Mphotons/pixel/s when compared to that of the ERCP pixel with the same 500 <I>n</I>sec PPT.</P>
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