A thorough comparison of five different readouts for reading out a 2 × 2 array of 5 mm × 5 mm position-sensitive solid-state photomultipliers (PS-SSPM) was undertaken. The five readouts include reading out the 20 signals (16 position and 4 timing) individually, two signal multiplexing readouts, and two position decoding readouts. Flood histogram quality, signal-to-noise ratio (SNR) and energy resolution were compared at different bias voltage (27.0 V to 32.0 V, at 0.5 V intervals) and at a fixed temperature of 0 °C by coupling a 6 × 6 array of 1.3 mm × 1.3 mm × 20 mm polished LSO crystals to the center of the PS-SSPM array. The timing resolution was measured at a bias voltage of 31.0 V (optimal bias voltage in terms of flood histogram quality). The best flood histogram quality value and signal-to-noise were 7.3 ± 1.6 and 33.5 ± 3.1, respectively, and were obtained by shaping and digitizing the 16 position signals individually. The capacitive charge-division readout is the simplest readout among the five evaluated but still resulted in good performance with a flood histogram quality value of 3.3 ± 0.4 and a SNR of 18.3 ± 1.3. The average energy resolution and the average timing resolution were 15.2 ± 1.2 % and 8.4 ± 1.6 ns for individual signal readout and 15.9 ± 1.2 % and 8.8 ± 1.3 ns by using the capacitive charge-division readout method. These studies show that for an ultra-high spatial resolution applications using the 2 × 2 PS-SSPM array, reading out the 20 signals individually is necessary; whilst the capacitive charge-division readout is a cost-effective readout for less demanding applications.

中文翻译：

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位置敏感固态光电倍增管阵列不同读数的性能比较

对用于读出 5 mm × 5 mm 位置敏感固态光电倍增管 (PS-SSPM) 的 2 × 2 阵列的五种不同读数进行了彻底比较。五个读出包括单独读出20个信号（16个位置和4个时序）、两个信号复用读出和两个位置解码读出。通过耦合 6 × 6 阵列，在不同偏置电压（27.0 V 至 32.0 V，间隔 0.5 V）和 0 °C 固定温度下比较了洪水直方图质量、信噪比 (SNR) 和能量分辨率1.3 mm × 1.3 mm × 20 mm 抛光 LSO 晶体到 PS-SSPM 阵列的中心。时序分辨率是在 31.0 V 的偏置电压下测量的（就泛光直方图质量而言，最佳偏置电压）。最佳洪水直方图质量值和信噪比分别为 7.3±1.6 和 33.5±3.1，并且是通过分别对 16 个位置信号进行整形和数字化而获得的。电容式电荷分配读数是五个评估的读数中最简单的读数，但仍具有良好的性能，泛光直方图质量值为 3.3 ± 0.4，SNR 为 18.3 ± 1.3。单个信号读出的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.2 ± 1.2 % 和 8.4 ± 1.6 ns，使用电容电荷分配读出法的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.9 ± 1.2 % 和 8.8 ± 1.3 ns。这些研究表明，对于使用 2 × 2 PS-SSPM 阵列的超高空间分辨率应用，需要单独读出 20 个信号；而电容式电荷分配读数对于要求不高的应用来说是一种具有成本效益的读数。电容式电荷分配读数是五个评估的读数中最简单的读数，但仍具有良好的性能，泛光直方图质量值为 3.3 ± 0.4，SNR 为 18.3 ± 1.3。单个信号读出的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.2 ± 1.2 % 和 8.4 ± 1.6 ns，使用电容电荷分配读出法的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.9 ± 1.2 % 和 8.8 ± 1.3 ns。这些研究表明，对于使用 2 × 2 PS-SSPM 阵列的超高空间分辨率应用，需要单独读出 20 个信号；而电容式电荷分配读数对于要求不高的应用来说是一种具有成本效益的读数。电容式电荷分配读数是五个评估的读数中最简单的读数，但仍具有良好的性能，泛光直方图质量值为 3.3 ± 0.4，SNR 为 18.3 ± 1.3。单个信号读出的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.2 ± 1.2 % 和 8.4 ± 1.6 ns，使用电容电荷分配读出法的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.9 ± 1.2 % 和 8.8 ± 1.3 ns。这些研究表明，对于使用 2 × 2 PS-SSPM 阵列的超高空间分辨率应用，需要单独读出 20 个信号；而电容式电荷分配读数对于要求不高的应用来说是一种具有成本效益的读数。4 和 18.3 ± 1.3 的 SNR。单个信号读出的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.2 ± 1.2 % 和 8.4 ± 1.6 ns，使用电容电荷分配读出法的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.9 ± 1.2 % 和 8.8 ± 1.3 ns。这些研究表明，对于使用 2 × 2 PS-SSPM 阵列的超高空间分辨率应用，需要单独读出 20 个信号；而电容式电荷分配读数对于要求不高的应用来说是一种具有成本效益的读数。4 和 18.3 ± 1.3 的 SNR。单个信号读出的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.2 ± 1.2 % 和 8.4 ± 1.6 ns，使用电容电荷分配读出法的平均能量分辨率和平均时间分辨率分别为 15.9 ± 1.2 % 和 8.8 ± 1.3 ns。这些研究表明，对于使用 2 × 2 PS-SSPM 阵列的超高空间分辨率应用，需要单独读出 20 个信号；而电容式电荷分配读数对于要求不高的应用来说是一种具有成本效益的读数。需要单独读出 20 个信号；而电容式电荷分配读数对于要求不高的应用来说是一种具有成本效益的读数。需要单独读出 20 个信号；而电容式电荷分配读数对于要求不高的应用来说是一种具有成本效益的读数。