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Other titre : Optimization of the extraction of scintillation light in pixelated detector arrays for applications in positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT)

dc.contributor.advisorLecomte, Roger
dc.contributor.advisorCharlebois, Serge
dc.contributor.authorLoignon-Houle, Francisfr
dc.date.accessioned2016-12-21T16:04:03Z
dc.date.available2016-12-21T16:04:03Z
dc.date.created2016fr
dc.date.issued2016-12-21
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11143/9776
dc.description.abstractRésumé : Les performances de détecteurs à scintillation, composés d’un cristal scintillateur couplé à un photodétecteur, dépendent de façon critique de l’efficacité de la collecte et de l’extraction des photons de scintillation du cristal vers le capteur. Dans les systèmes d’imagerie hautement pixellisés (e.g. TEP, TDM), les scintillateurs doivent être arrangés en matrices compactes avec des facteurs de forme défavorables pour le transport des photons, au détriment des performances du détecteur. Le but du projet est d’optimiser les performances de ces détecteurs pixels par l'identification des sources de pertes de lumière liées aux caractéristiques spectrales, spatiales et angulaires des photons de scintillation incidents sur les faces des scintillateurs. De telles informations acquises par simulation Monte Carlo permettent une pondération adéquate pour l'évaluation de gains atteignables par des méthodes de structuration du scintillateur visant à une extraction de lumière améliorée vers le photodétecteur. Un plan factoriel a permis d'évaluer la magnitude de paramètres affectant la collecte de lumière, notamment l'absorption des matériaux adhésifs assurant l'intégrité matricielle des cristaux ainsi que la performance optique de réflecteurs, tous deux ayant un impact considérable sur le rendement lumineux. D'ailleurs, un réflecteur abondamment utilisé en raison de ses performances optiques exceptionnelles a été caractérisé dans des conditions davantage réalistes par rapport à une immersion dans l'air, où sa réflectivité est toujours rapportée. Une importante perte de réflectivité lorsqu'il est inséré au sein de matrices de scintillateurs a été mise en évidence par simulations puis confirmée expérimentalement. Ceci explique donc les hauts taux de diaphonie observés en plus d'ouvrir la voie à des méthodes d'assemblage en matrices limitant ou tirant profit, selon les applications, de cette transparence insoupçonnée.fr
dc.description.abstractAbstract : The performance of scintillation detectors, made up of a scintillating crystal coupled to a photodetector, critically depends on the collection and extraction efficiency of scintillation photons from the crystal by the sensor. In highly pixelated imaging systems (e.g. PET, CT), scintillators must be arranged in compact arrays with form factors detrimental to light transport, deteriorating the detector performance. The goal of the study was to optimize the pixelated detectors performance by identifying the light loss sources related to the spectral, spatial and angular characteristics of the scintillation photons impinging on scintillators faces. Such information acquired by Monte Carlo simulations enables adequate weighting for the evaluation of achievable gains through structuring of the scintillators for enhanced light extraction to the photodetector. The magnitude of parameters affecting the light collection in arrays, such as adhesive materials absorption and reflector opacity that both have high impact on light output, was evaluated through a factorial design. A frequently used reflector because of its outstanding optical performance was characterized in more realistic conditions compared to air immersion in which its reflectivity is always reported. An important reflectivity quenching of the reflector in optically bonded scintillator arrays was discovered by simulation and confirmed experimentally. This explains the high light crosstalk measured in pixelated arrays as well as paving the way to assembling methods limiting or taking advantage, depending on the application, of this unsuspected transparency.fr
dc.language.isofrefr
dc.publisherUniversité de Sherbrookefr
dc.rights© Francis Loignon-Houlefr
dc.rightsAttribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions 2.5 Canada*
dc.rightsAttribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions 2.5 Canada*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ca/*
dc.subjectTomographie d'émission par positronsfr
dc.subjectTomodensitométriefr
dc.subjectScintillateurfr
dc.subjectPropagation de lumièrefr
dc.subjectExtraction de lumièrefr
dc.subjectPositron emission tomographyfr
dc.subjectLight collectionfr
dc.subjectLight extractionfr
dc.subjectCTfr
dc.subjectScintillatorsfr
dc.titleOptimisation de l’extraction de lumière de scintillation dans les matrices de détecteurs pixellisés pour des applications en tomographie d’émission par positrons (TEP) et en tomodensitométrie (TDM)fr
dc.title.alternativeOptimization of the extraction of scintillation light in pixelated detector arrays for applications in positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT)fr
dc.typeMémoirefr
tme.degree.disciplineSciences des radiations et imagerie biomédicalefr
tme.degree.grantorFaculté de médecine et des sciences de la santéfr
tme.degree.levelMaîtrisefr
tme.degree.nameM. Sc.fr


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