摘 要近年来，随着PET在临床诊断以及在药物实验等方面的广泛应用，PET技术受到越来越多人的关注，传统PET系统的不足也逐渐体现了出来，表现在传统PET图像的对比度和分辨率都偏低。
针对传统PET系统的这些不足，很多学者提出了很多不同的方法来改进PET系统，例如全数字化PET、TOF技术等。
但无论在哪种方法中，高的时间分辨率都能够比较有效的提高PET图像信噪比，如何获得高的时间分辨率都是一个很关键的技术。
本文针对新型PET系统较高的时间分辨率的要求，在总结常用时间间隔测量方法的基础上，选择了基于延迟线结构的时间数字转换（Time-to-Digital Converter，TDC）方案。
设计的TDC由两条延迟线和一个粗计数器组成。
使用Verilog语言完成TDC框架编写后，通过多次仿真测试和下载芯片测试，确定了延迟线中的延迟单元的结构，最终在Altera Stratix FPGA开发板上实现了一个平均时间分辨率小于200ps的TDC系统。
随后本文根据基于统计的测试方法，提出了使用PC机产生随机脉冲、通过RS232 DB9接口对TDC系统进行测试的方法，并完成了PC端和FPGA端功能的设计与实现。
之后使用这个测试平台完成了对TDC系统的测试，获得了关于这个TDC的平均分辨率、微分非线性误差、积分非线性误差等数据。
在文章的最后，对本文所作的工作进行了总结，并对下一步进行的工作进行了展望。
关键词：正电子断层扫描（PET），时间间隔，时间数字转换（TDC），FPGA华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractOver recent years, as PET is widely applied to clinical diagnosis and drug experiment, PET has draw more and more people’s attention. Meanwhile, some of traditional PET system’s insufficiencies expose themselves gradually, such as the low resolution and low contrast of traditional PET image. Aimed at these flaws, many researchers propose many different methods to improve PET system, like all-digital PET and TOF technology. Whatever method is proposed, high time resolution can effectively raise the signal/noise ratio of PET image, which makes how to get high resolution a key technology.Based on the conclusion of usual time interval measuring methods, this thesis chooses the scheme of Time-to-Digital Converter (TDC) based on delay line structure, meeting the new type of PET system’s requirement for high timing resolution. This TDC contains two delay lines and a main counter. After finishing the framework of the TDC using Verilog, we confirm the architecture of the delay element by emulation and on-board test. Finally this thesis implements a TDC system of time resolution below 200 ps on a FPGA development board.Thereafter, according to the measuring method based on statistics, this thesis proposes a method to test the TDC system using PC for generating random pulses, transmitting data through RS232 DB9 interface, and accomplishes the design and implementation of both PC and FPGA ends’ function. Finally, after using this test platform for TDC system, the data of time resolution, differential nonlinearity, and integral nonlinearity was obtained.Finally, this thesis makes summary and proposes the prospect of research work to do in futureKeyword: Positron Emission Tomography (PET), interval, Time-to-Digital Converter(TDC), FPGA华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
