All Community “Nuclear Physics and Radioactivity” experiments
Water Phantom Characterization of a Novel Optical Fiber Sensor for LDR Brachytherapy
A short review about portable didactic PET system for high-level education
The EasyPET: a novel concept for an educational cost-effective positron emission 2D scanner
The EasyPET concept proposed here, protected under a patent by the University of Aveiro, aims to realize a simple and affordable small dimension Positron Emission Tomography (PET) scanner. This innovative system is based on a single pair of detectors and a rotating mechanism with two degrees of freedom reproducing the functionalities of an entire PET ring. A 2D imaging prototype has been designed, commissioned and engineered, targeted to high level education for physics, engineering and nuclear medicine students. In this paper the performance of the prototype is reported, with a focus on the imaging capability and on the measurement of the uncertainty in the reconstruction of the source position. In addition, a detailed analysis is dedicated to the slice sensitivity and in particular to the effect of the energy threshold on the coincidence event selection.
CAEN Educational: Nuclear and Particle Physics Experiments
CAEN S.p.A., an important industrial spin-off of the INFN (National Institute for Nuclear Physics), is pleased to present its new activities in the educational field. CAEN brings the experience acquired in almost 40 years of collaboration with the High Energy & Nuclear Physics community into the university educational laboratories by providing modern physics experiments based on the latest technologies and instrumentation. CAEN has realized different modular Educational Kits, all based on Silicon Photomultipliers (SiPM) state of-the-art light sensors with single photon sensitivity and unprecedented photon number resolving capability. They have proven to be suitable for an increasing number of applications in science and industry. The main goal is to inspire students and guide them towards the analysis and comprehension of different physics phenomena with a series of experiments based on state-of-the art technologies, instruments and methods.
An EDUGATE simulation toolkit based on the educational EasyPET
EasyPET is a new concept of a Positron Emission Tomography (PET) scanner using an innovative acquisition method based on two rotation axes for the movement of detector pairs. Due to its simplicity, it is suitable for education purposes, to teach students about the PET technology and its basic concepts, from the radiation detecting and analogue pulse analysis to the coincidence sorting and image reconstruction. The concept allows achieving high and uniform position resolution over the whole eld of view (FoV), by eliminating parallax errors due to the depth of interaction (DoI), which are typical of ring-based PET systems, so quality images are obtained even without state-of-the-art image reconstruction algorithms. The technology developed at the University of Aveiro with a patent-pending, is licensed to CAEN S.p.A, and included in the educational catalogue of the company. In this work, a simulation toolkit based in the Edugate platform was developed to simulate the EasyPET system. It can simulate all the physical aspects of the product, such us the scanning range, variable Field-of-View (FOV), scintillator energy resolution, coincidence time and energy window, among others. A simple image reconstruction algorithm based on Filtered-back-projection (FBP) is implemented. The toolkit allows a quick analysis in classroom of the simulation results. The platform was also used to study the new EasyPET 3D version, and a simulation of a NEMA NU 4-2008 IQ phantom was performed, demonstrating the capability of the platform not only for education purposes but also for research.
Laboratorio di Fisica 1
Il radon è un gas radioattivo, inodore, incolore e insapore; tutte caratteristiche che non lo rendono percepibile dai nostri sensi e perciò difficile da individuare e da quantificarne la presenza. Esso, derivato dal decadimento dell’uranio presente nelle rocce e nel suolo, si trova principalmente nei locali, specie quelli a diretto contatto con il suolo, come cantine e scantinati, con possibilità tuttavia di arrivare ad irradiarsi anche negli ambienti dei piani più alti. Il pericolo maggiore del gas radon è correlato all’inalazione: inspirato in quantitativi in eccesso e per periodi prolungati può infatti provocare seri danni alla salute, in particolare ai polmoni, qualificandosi come seconda causa di rischio per l’insorgenza di un tumore, dopo il fumo. La prima prevenzione per combattere questo gas è la costante areazione dei locali nei quali è riconosciuta la sua presenza
Erasmus Mundus Program: Quantus software detector’s calibration and efficiency curve
Detectors need calibration before starting data acquisition in both energy and full width half maximum of the signal (FWHM). The first requires multiple known energy peaks so several gamma sources are used, while the second is related to the fact of having Gaussian distribution shapes in the spectrum centred in the peak energy instead of a sharp shape. All the spectra collected and calibration done bring the possibility of calculate the efficiency of the detector, which is a curve showing the relation between energy and efficiency. Thanks to that curve scientists are able to set the best conditions for the acquisition, as well as to determine the activity of an unknown source. Quantus is CAEN high performance software to make Quantitative Spectrometry with Hexagon digital MCA. It permits working with many spectra at the same time. Since it allows setting parameters in the hardware, collecting data and analysing them, it is a useful tool for calibration purpose.
Erasmus Mundus: Gamma Spectroscopy using CoMPASS Software
In this experiment the software COMPASS was used to perform the Gamma Spectroscopy and some multiparametric measurements with 22Na and 137Cs nuclear sources and a NaI (Tl) scintillator detector.
Developement of a portable β-spectrometer for in situ measurements of Sr-90 and Y-90 using a plastic scintillator and a silicon photomultipler (SiPM).
In this report the characterization of a Silicon Photo-Multiplier (SiPM) detector was done in order to estimate the main features of the detector. The breakdown voltage, the gain, the dark Count Rate as well as the optical crosstalk of the detector were successfully obtained.
Caratterizzazione di Silicon Photomultipliers
Il progresso nel campo della fisica nucleare sperimentale ed in particolare negli studi di struttura del nucleo è strettamente connesso allo sviluppo delle tecniche di rivelazione della radiazione gamma, questo vale sia per gli apparati basati su rivelatori a semiconduttore che per quelli basati su scintillatori. Negli scintillatori lo stadio di raccolta della luce di scintillazione viene classicamente realizzato tramite fototubi a vuoto (Photo Multiplier Tubes, PMTs). Questa tecnologia è utilizzata da molto tempo con successo pur avendo dei limiti intrinseci dati ad esempio dalle considerevoli dimensioni dei dispositivi e dalla sensibilità ai campi magnetici. Negli ultimi anni sono stati sviluppati dei nuovi foto-rivelatori al silicio (Silicon Photomultipliers, SiPM) che presentano numerosi vantaggi rispetto ai tradizionali PMTs quali, ad esempio, le dimensioni compatte (spessore minore di 2 mm), la bassa tensione di funzionamento (minore di 100 V) e l’insensibilità ai campi magnetici. I SiPM sono prodotti direttamente da un wafer di silicio impiantando in esso matrici di microcelle lette in parallelo ciascuna delle quali è un diodo (Avalanche Photodiode o APD) che lavora in modalità Geiger.
Caratterizzazione di sensori SiPM per astrofisica e spettrometria gamma
Negli ultimi anni si è sviluppata sempre di più la tecnologia per la produzione di un tipo di rivelatore al silicio: il Silicon Photomultiplier (SiPM). Il SiPM è un array di fotodiodi a valanga (APD) posti in parallelo su un comune substrato in silicio. Per le caratteristiche costruttive, i SiPM sono sensibili in un grande intervallo dinamico, dal singolo fotone a 1000 fotoni, nonostante la superficie del dispositivo sia dell’ordine di alcuni mm2, operano ad un basso voltaggio (50V) e sono insensibili ai campi magnetici. Per queste ragioni questi rivelatori sono preferibili ai tradizionali fotomoltiplicatori indiverse applicazioni. Le tecniche basate sul conteggio dei fotoni e sul loro tempo di arrivo, sono utilizzate in molti ambiti di ricerca: nella caratterizzazione di diodi laser e fibre ottiche, in astronomia, in fisica nucleare e nelle misure di emissione di decadimenti fluorescenti in medicina, chimica, scienza dei materiali e biologia. Lo scopo di questa tesi è quello di caratterizzare ed effettuare delle misure di rumore ed efficienza su due tipi diversi di SiPM prodotti dalla Hamamatsu Photonics: • Il modello S12571-100C (2013) • Il modello S13360-1350CS (2016)
