Im Forschungsprojekt sollte der Schritt vom Silizium-Photomultiplier-Einzelchip zu einer Multikanal-Sensoranordnung mit optimierter digitaler Elektronik zur kompakten und benutzerfreundlichen Auslese von Szintillatoren unterschiedlicher Dimensionen vollzogen werden.
Bei der Auslese von auf Szintillatorkristallen basierenden Strahlungsdetektoren dominieren derzeit noch konventionelle Photomultiplier-Röhren, die jedoch in einem Umfeld mit starken Magnetfeldern (z. B. in Anwendungsbereichen medizinischer Bildgebung) nicht eingesetzt werden können. Hier sind Silizium-Photomultiplier (SiPM) eine attraktive Alternative. Anwenderseitig wünscht man sich großflächige und pixelierte SiPM-Anordnungen zur Abdeckung der geforderten Flächen und zur Auslese von Szintillatoren unterschiedlicher Dimensionen. Dies erfordert auch eine kompakte, hochintegrierte Signalverarbeitungselektronik.
Ziel des Kooperationsprojektes zwischen der LMU München und der KETEK GmbH war daher der Schritt von einzelnen SiPM-Pixelmodulen zu einer Multikanal-Sensoranordnung mit optimierter Elektronik. Als Anwendungsbereich stand dabei eine sogenannte Compton-Kamera zur medizinischen Bildgebung bei Teilchenstrahl-Tumortherapie im Fokus. Die Einsatzfähigkeit auch für andere Anwendungen soll mittels einer jeweils flexibel per Software anpassbaren Hardware-Plattform ermöglicht werden.
Vom industriellen Kooperationspartner wurden SiPMs und Vielkanal-Anordnungen (Arrays) entwickelt. Zusammen mit verbesserter und hochintegrierter digitaler Ausleseelektronik für den Einsatz in einer Compton-Kamera wurde die Kombination mit diversen Strahlungsdetektoren im Labor und an verschiedenen Teilchen-Beschleunigeranlagen charakterisiert.
Die für bildgebende Anwendungen geforderte Leistungsfähigkeit von SiPM-Multipixel-Systemen mit digitaler Signalauslese konnte mit segmentierten wie monolithischen Detektorkristallen erfolgreich demonstriert werden.
