CN1314053C - 用于吸收x射线的栅 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于吸收X射线的防散射栅，其中栅的壁元件(3)由具有在其中嵌入的重金属颗粒(8)的热塑性塑料(7)组成。通过使用这样的混合物，有可能通过注模来生产壁元件，从而使即使很细微地并且复杂地成形的栅，具体而言是二维的栅，可以以成本有效的方式被生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种栅，其具有吸收电磁辐射的壁元件。它亦涉及一种检测器和具有这种栅的成像设备，并涉及一种产生该栅的方法。
背景技术
上述类型的栅被用在例如X射线计算机层析照相装置中、平动态X射线检测器(FDXD)中、SPECT(单光子发射计算层析X射线照相术)和PET(正电子发射层析X射线照相术)中以在不为成像所需的辐射到达X射线检测器之前吸收它。在计算机层析X射线照相术中，非所需的辐射包括例如次级辐射，其被产生于病人的组织中，而在SPECT中，它包括例如来自不感兴趣的对象区域的辐射。在最简单的情况下，栅由一维夹层结构组成，在其中近似0.1mm厚度且近似20mm高度的如例如铅、钨或钼的重金属的薄箔与近似1mm厚度的例如空气或塑料的低X射线吸收密度的材料交替存在。此外，较专业的栅结构是已知的，其例如处于由梳状元件形成的二维栅结构的形式(转DE 199 47 537 A1，其对应于EP 1 089 297 A2)。栅生产是很复杂的，特别是在这种二维结构的情况下，这是因为吸收性材料必须被处理于很小层厚度中。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种用于吸收散射电磁辐射的栅，其可被相对简单且灵活地生产于最优几何结构中。
依照本发明的栅包括吸收电磁辐射的壁元件。所吸收的辐射优选为X辐射。壁元件由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的均匀或不均匀混合物在整体上或部分地组成。
由所述混合物来生产栅的壁元件具有以下优点：复杂的且具体而言薄的结构可被简单地生产，从而允许最优几何结构的栅结构。这种形状的灵活性是可能的，这是因为在处理状态下可流动的材料被使用，其包含吸收电磁辐射的材料并由此同样使其从处理的观点来看是“可流动的”。所述混合物可因此实际上在处理状态下被加载到任何所需模子中，模子形状在混合物凝固之后被保留。下限和上限被设置用于混合物的吸收材料体积分数，下限基本上是根据确保所需吸收效应的需要来设置的，而上限基本上是根据可混合性来设置的。其优选地相当于从仅几个百分点到近似75％，特别优选地从近似10％到30％。
吸收电磁辐射的吸收材料优选地被嵌入于小颗粒形式的混合物中。这些颗粒典型地具有近似1到100μm的平均直径，优选为2到10μm。亦有可能使用纳米颗粒。吸收材料的散粒结构具有以下优点：流动性由此被产生而无需吸收材料本身必须是流体。颗粒可以是表面涂敷的以有利地影响其特性，如例如流动性。颗粒亦同样可被涂以可熔材料，其可具体而言是在处理状态下可流动的材料。
在处理状态下可流动的材料可具体而言是聚合物。具体而言，其可以是热塑性聚合物，根据定义，其当被加热时软化，并且由此被给予任何所需的永久形状。适合的热塑性塑料具体而言是聚丙烯(PP)、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)和/或聚氧化甲烯(POM)。此外，在处理状态下可流动的材料可以是在处理之前不交联而在处理之后交联即固化的聚合物。对于这样的塑料，单、双和多组分***是特别适合的。塑料材料可例如是环氧树脂，其在处理状态下可流动并且一旦已根据需要而被成形，通过与固化剂混合或通过UV辐射而固化。
吸收电磁辐射的吸收材料可具体而言是或包含重金属，其中重金属钨(W)、铅(Pb)、铋(Bi)、钽(Ta)和/或钼(Mo)是优选的。
聚丙烯和钨或者液晶聚合物和钨已被证明是上述热塑性塑料和重金属的特别适合的组合。
在栅的优选几何配置中，壁元件显示出双梳状结构，在其中网从底面两侧凸起。底面和网两者均可与入射(主)辐射的辐射方向平行而取向。离开辐射源的(主)辐射然后可不受妨碍地经过平行地或向着相同的辐射源而取向的两个网之间。另一方面，不是来自辐射源的(次级)辐射具有撞击底面或网之一并在那里被吸收的高概率。
依照双梳状结构的特定发展，其底面采用吸收电磁辐射并被提供有穿孔的箔的形式，该箔可具体而言由上述重金属之一组成。在该安排中，双梳状结构的网在所述箔的两侧上延伸，其中被背对背安排在箔的不同侧上的网在物理上通过所述穿孔来连接。以这种方式，很稳定的双梳状结构可被产生，在其中底面由箔形成，所述网经由穿孔通过其连接而附着于该箔。
多个上述双梳状结构被与如例如重金属的吸收性材料的平面薄片交替安排。以这种方式，获得了具有相对简单结构的二维栅，其用来吸收散射辐射。
本发明进一步涉及一种检测器，具体而言是X射线检测器，其特征在于其包括用于吸收X射线的上述类型的栅。
本发明同样涉及一种成像设备，用于通过X辐射来产生对象或对象部分的影像，所述成像设备的特征在于它包括上述类型的检测器。该设备可具体而言是X射线设备、X射线计算机层析照相装置和/或用于执行PET或SPECT的设备。
另外，本发明涉及一种生产具有吸收电磁辐射的壁元件的上述类型的栅的方法。该方法的特征在于所述壁元件通过模制过程从在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物而在整体上或部分地产生。模制可具体而言通过注模来进行，在其中220℃的温度和近似1000巴的压力是典型适用的。
具体而言，所述方法可使用吸收材料的颗粒，其被涂以在处理状态下可流动的材料。由于其流动性，这样的经涂敷的颗粒可首先被引入到所需的模子中，之后涂层然后被液化(例如熔化)并被分布于模腔中，并且嵌入由吸收材料制成的颗粒芯并将其结合在一起。
本发明提供一种栅，其具有吸收电磁辐射的壁元件，其中所述壁元件在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物组成。
本发明还提供一种具有用于吸收X射线的栅的检测器，其中该栅包括壁元件，其在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物组成。
本发明还提供一种用于通过X辐射而产生对象或部分对象的影像的成像设备，包括具有用于吸收X射线的栅的检测器，其中所述栅包括壁元件，其在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物组成。
本发明还提供一种用于生产具有吸收电磁辐射的壁元件的栅的方法，其中所述壁元件在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物通过模制生产。
附图说明
将参照附图中所示的实施例的实例来进一步描述本发明，然而本发明并不局限于这些实例。在图中：
图1是依照本发明的栅的一部分的分解图，该栅由具有双梳状结构的壁元件和薄片组成。
图2示出具有双梳状结构的壁元件的经打孔的底面。
图3是依照本发明的壁元件的微观结构的示意性表示。
具体实施方式
图1是用于吸收散射射线的二维栅10的优选几何构造的分解图。该栅由双梳状结构的壁元件1和平薄片2的交替序列组成。薄片2可采用光滑的、吸收性金属箔，如例如100μm厚的钼。图中所说明的基本结构应被想象成以壁元件1和薄片2的交替序列...-1-2-1-2-...而向上和向下适当地连续。
壁元件1的上述双梳状结构由平底面4和网3形成。网3被安排在底面4的两侧上并且平行于彼此而延伸或向着辐射源Q而取向。网3成对地背对背彼此相对地位于底面4的两侧上。传输通道被形成于网3之间，直接来自X射线源Q的(主)辐射可通过它而基本上不受妨碍地经过以到达防散射栅10的另一侧上的检测器(未示出)。另一方面，存在不是直接来自辐射源Q的(次级)辐射将撞击壁元件1或薄片2并在那里被吸收的高概率。以这种方式，到达检测器并导致影像信息降级的散射辐射的比例可被减小。在图1中所说明的实例中，典型地提供了40个传输通道，每个通道一个像素，其中X射线源Q位于例如与检测器或防散射栅10相距1m的距离处。然而，在其它应用中，多个像素可被指定给一个传输通道或者多个传输通道可被关联于一个像素。
上述类型或相似类型的二维散射栅10是很难以生产的，这是因为它们具有由薄壁组成的细微空间结构。为了简化这种栅的生产并允许成本有效的大规模生产，依照本发明提出了专门材料的使用以便于生产至少栅的部分。这种专门材料的特征在于它包括在处理状态下可流动的材料和提供对(X)辐射的所需吸收的吸收材料的混合物。
这种混合物的优选微观结构被示意性地说明于图3中。在此，混合物是热塑性塑料7和在其中嵌入的重金属颗粒8的不均匀混合物，其中重金属可例如是W、Pb、Bi、Ta和/或Mo。如果需要，可通过添加例如5％的铜来提高Bi的熔点。适合的热塑性塑料具体而言是聚丙烯PP、液晶聚合物LCP、聚酰胺PA、和/或聚氧化甲烯POM。特别适合的材料组合是PP和W或LCP和W。这样，图3中所说明的混合物可例如由具有近似22％体积分数的W(颗粒尺寸为近似5μm)的PP组成。
所述混合物具有以下优点：它可被转换成流体或可流动状态以便于处理，在其中它可实际上根据需要而被成形。具体而言，注模过程可被使用(例如在220℃和1000巴)以根据需要来成形流体混合物。热塑性塑料7允许在塑料状态下成形，形状在设置塑料材料之后被保留，其中被嵌入塑料材料中的重金属颗粒8确保了对X射线的所需吸收。
以这种方式，图1中所说明的具有双梳状结构的壁元件1可在单个(注入)模制过程中被生产为一个单元。
在生产具有双梳状结构的壁元件1的可替换方法中，壁元件的底面从吸收材料的箔4形成，例如钼箔。这种箔4被说明于图2中。它具有以平行的行而一个接一个地安排的槽或穿孔6。穿孔6的行被安排了网3(图1)所需的间距。箔4和穿孔6的典型尺度在图2中以毫米给出。
从这样的箔4开始，然后热塑性塑料基本上在仅一个方向(垂直于箔4)上被注模，其中经注模的热塑性塑料/金属网3被连接在一起并通过穿孔6在箔4的两侧上与箔4连接。这种混合双梳状结构的优点是较大的尺度稳定性和较容易的组装。
有了依照本发明的材料，亦有可能例如通过注模整件地并且在一个操作中生产完整的二维栅。
Claims (15)
1.一种栅，其具有吸收电磁辐射的壁元件，其中所述壁元件在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物组成。
2.如权利要求1的栅，其特征在于所述电磁辐射是X射线。
3.如权利要求1的栅，其特征在于所述吸收材料以颗粒形式被嵌入在混合物中。
4.如权利要求1的栅，其特征在于所述在处理状态下可流动的材料包含或由聚合物构成。
5.如权利要求4的栅，其特征在于所述聚合物是热塑性塑料。
6.如权利要求5的栅，其特征在于所述聚合物是聚丙烯、液晶聚合物、聚酰胺、聚碳酸酯和/或聚氧化甲烯。
7.如权利要求1的栅，其特征在于所述吸收材料包含或由重金属构成。
8.如权利要求7的栅，其特征在于所述重金属为钨、铅、铋、钽和/或钼。
9.如权利要求1的栅，其特征在于所述壁元件呈现出双梳状结构，其具有从底面两侧上凸起的网。
10.如权利要求9的栅，其特征在于所述底面采用具有穿孔的吸收性箔的形式，其中所述网通过所述穿孔从所述箔的一侧连接到另一侧。
11.如权利要求9的栅，其特征在于所述壁元件与吸收材料的薄片交替设置。
12.一种具有用于吸收X射线的栅的检测器，其中该栅包括壁元件，其在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物组成。
13.一种用于通过X辐射而产生对象或部分对象的影像的成像设备，包括具有用于吸收X射线的栅的检测器，其中所述栅包括壁元件，其在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物组成。
14.一种用于生产具有吸收电磁辐射的壁元件的栅的方法，其中所述壁元件在整体上或部分地由在处理状态下可流动的材料和吸收电磁辐射的吸收材料的混合物通过模制生产。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述模制是注模模制。
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