Desenvolvimento de um sistema para caraterização de fotomultiplicadores de câmaras gama

Abstract

As Câmaras Gama são uma das ferramentas mais utilizadas na área da Medicina Nuclear. Os fotomultiplicadores incluídos nestas câmaras são dos seus elementos mais importantes, mas também aqueles que sofrem uma maior deterioração com o uso e o tempo. A única solução para estes casos de deterioração é a abertura do detetor da câmara gama e a substituição dos fotomultiplicadores marcados como problemáticos. Algumas das dificuldades que se enfrentam durante este processo passam pelo enorme trabalho na substituição e o ajuste do ganho de todos os fotomultiplicadores do detetor após a substituição.Como resposta a este problema, foi desenvolvido um sistema, constituído por um LED, um pré-amplificador, um amplificador e um multi-canal, que permite avaliar os ganhos relativos dos fotomultiplicadores e verificar o seu ganho antes de serem introduzidos no detetor. A partir dos testes realizados em 17 fotomultiplicadores foi possível estabelecer um limite mínimo para o ganho relativo destes e assim garantir um parâmetro de qualidade na avaliação de futuros fotomultiplicadores.Outro problema recorrente em câmaras gama é a existência de defeitos, ou o surgimento de novos, nas placas pré-amplificadoras dos fotomultiplicadores. A solução encontrada para este problema baseia-se numa montagem experimental que fornece todas as alimentações necessárias à placa e permite a observação do sinal de saída no osciloscópio. Assim torna-se possível comparar as várias placas pré-amplificadoras e, em conjunto com o teste de ganho relativo, verificar se o sinal de defeito apresentado na câmara gama corresponde a um problema no fotomultiplicador em questão ou na sua placa.Foi ainda testado um fotomultiplicador no regime de fotoeletrão único com o intuito de estabelecer um procedimento para determinação do valor absoluto do ganho. A medição do ganho absoluto de um fotomultiplicador e de ganhos relativos de um conjunto destes permitiu determinar os valores de ganhos de todos os fotomultiplicadores testados.

Gamma Cameras are one of the most utilised tools in Nuclear Medicine. The photomultipliers tubes included in these cameras are one of its most important elements, but they are also the ones who suffer the most deterioration throughout time and use. The only solution for these cases of deterioration is opening the detector and substituting the problematic photomultipliers. During this process of substitution there are some difficulties to be faced, from the hard task of opening the detector to the difficult process of correcting every gain in every photomultiplier.As an answer to this problem, a system was developed to evaluate the relative gains of the photomultipliers and check if they are in good conditions to be put back in the detector. This system includes a LED, a pre-amplifier, an amplifier and a multichannel analyzer. From the tests applied to 17 photomultipliers, it was possible to establish a minimum limit to the relative gain and therefore ensure the quality of the photomultipliers that will be tested in the future .Another recurrent problem in gamma cameras is the existence of defects, or the emergence of new ones, in the pre-amplifier boards of each photomultiplier. The solution found is based on a experimental setup that applies every voltage needed to the pre-amplifier board and allows the observation of the output in a oscilloscope. This way, it is possible to compare several pre-amplifier boards and, with the relative gain test, check if the stated defect is located in the photomultiplier or in its pre-amplifier board.A photomultiplier tube was also tested in the single photon region with the purpose of establishing a procedure to determine its absolute gain. The determination of this absolute gain in conjunction with the relative gain tests allowed the determination of the gain of every photomultiplier in the sample.