DE102020208094A1

DE102020208094A1 - Verfahren zur Herstellung eines gitterförmigen Kollimatorelements und gitterförmiges Kollimatorelement für einen Streustrahlenkollimator

Info

Publication number: DE102020208094A1
Application number: DE102020208094.1A
Authority: DE
Inventors: Barbara Hintz; Stefan Wirth
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2021-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kollimatorelements (2) mit einer gitterförmigen Struktur für einen Streustrahlenkollimator aufweisend eine Vielzahl an Kollimatorwänden (1) mit einer Wandhöhe (h), umfassend die Schritte- Bereitstellen (S1) einer Saatstruktur (27) aufweisend eine Saatstrukturhöhe (s) umfassend ein erstes Metall (M1), welche die gitterförmige Struktur des Kollimatorelements (2) aufweist,- Galvanisches Abscheiden (S2) eines zweiten Metalls (M2) auf der Saatstruktur (27) und dadurch Aufbauen der Kollimatorwände bis zu einem Erreichen der Wandhöhe (h).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gitterförmigen Kollimatorelements für einen Streustrahlenkollimator, ein gitterförmiges Kollimatorelement, ein Streustrahlenkollimator umfassend ein gitterförmiges Kollimatorelement, einen Röntgendetektorvorrichtung und ein medizinisches Bildgebungsgerät.
Medizinische Bildgebungsvorrichtungen basierend auf Röntgenstrahlung umfassen in der Regel eine Röntgenquelle und in Gegenüberstellung einen Röntgendetektor. Bei einem Computertomographie-System (CT-System) im Besonderen befinden sich die Röntgenquelle und der Röntgendetektor diametral gegenüberliegenden auf einem Rotor. Während einer Abtastung eines abzubildenden Objekts, beispielsweise eines Patienten, wird das Objekt in einem Untersuchungsbereich des Computertomographie-Systems positioniert und die Röntgenquelle und Röntgendetektor rotieren um das Objekt während die Röntgenquelle Röntgenstrahlung emittiert. Die Röntgenstrahlung, die das Objekt durchquert, wird von einem oder mehreren Detektorelementen, auch Detektorpixel oder Pixelelementen genannt, des Röntgendetektors erfasst und basierend auf der lokal erfassten Röntgenstrahlung ein Messsignal erzeugt. Da die Röntgenstrahlung beim Durchqueren des Objekts je nach lokalen Eigenschaften des Objekts wechselwirkt und insbesondere abgeschwächt wird, kann auf diese Weise auf Eigenschaften des Objekts rückgeschlossen werden. Zur Unterdrückung der bei einer Aufnahme entstehenden Streustrahlung in einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung werden Röntgendetektoren mit Streustrahlenraster, auch Streustrahlenkollimatoren genannt, ausgestattet. Moderne Computertomographie-Systeme werden insbesondere mit 3D-Kollimatoren als Streustrahlenkollimator ausgestattet, welche im Wesentlichen eine dreidimensionale Gitterstruktur aufweisen. Diese 3D-Kollimatoren ermöglichen eine Unterdrückung der Streustrahlung in radialer (φ-Richtung, Rotationsrichtung) und in axialer Richtung (Vorschubrichtung, senkrecht zur Rotationsrichtung). Neben solchen dreidimensionalen Gitterstrukturen können in einfacheren Umsetzungen von Streustrahlenkollimatoren außerdem auch solche eingesetzt werden, welche lediglich entlang einer Richtung Kollimatorwände und damit eine Unterdrückung von Streustrahlung vorsehen.
Die Streustrahlunterdrückung mittels der Kollimatoren erfolgt aus Strahlrichtung hinter dem Patienten. Sind die Kollimatorwände dabei ganz oder teilweise über den sensitiven Flächen des Röntgendetektors angeordnet führt dies dazu, dass die Kollimatoren neben der Streustrahlung auch Strahlung, die direkt / senkrecht auf den Detektor einfällt, unterdrücken. Dieser Anteil der Strahlung entspricht einem Dosisverlust. Anders ausgedrückt, reduziert das Kollimatorelement die effektive Detektorfläche (geometrische DQE). Es kann also vorteilhaft sein, die Kollimatorwände möglichst dünn zu gestalten, aber immer noch so dick, dass sie die „nicht-senkrecht“ einfallende Streustrahlung effektiv unterdrücken. Da die Absorption von Strahlung in einem Material exponentiell zu dessen Dicke ist (Labert-Beer'sches Gesetz), gibt es eine untere Grenze für die Dicke der Wände bevor diese quasi transparent werden. Auch bei einer Anordnung von Kollimatorwänden über nicht sensitiven Flächen das Röntgendetektors, beispielsweise zwischen benachbart angeordneten Pixelelementen und über Septen, können dünnere Wände zu einer erleichterten Positionierung beitragen.
Die streustrahlenunterdrückende Wirkung hängt dabei vom Material der Kollimatorwände ab. Eine hohe Volumendichte eines stark röntgenabsorbierenden Materials, beispielsweise Wolfram, ist folglich wünschenswert. Dies gilt umso mehr in Kombination mit der Realisierung geringer Wandstärken.
Bisherige Herstellungsverfahren für Streustrahlenkollimatoren sind dabei häufig in der minimalen Wandstärke oder auch dem Füllgrad an stark absorbierenden Material in den Kollimatorwänden limitiert (z.B. Aufbau durch Bleche, Selective Laser Melting (SLM)). Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Präzision bei der Herstellung und der Positionierung der Kollimatorelemente auf dem Strahlungsdetektor oder relativ zu den Pixelelementen, bei beispielsweise stetig kleiner werdender Pixelgröße, mittlerweile erheblich. Dabei ist zu erwarten, dass diese Anforderungen in Zukunft sogar noch weiter steigen werden. Zudem ist in der Regel für jedes neue Detektorprojekt und veränderte Pixelgeometrie eine neue Kollimatorgeometrie notwendig, was einer kosten- und zeiteffizienten Entwicklung entgegenstehen kann.
Bisherige Gitterstrukturen bewegen sich dabei in einer Größenordnung von 1 mm bei Wanddicken von etwas mehr als 100 µm. Abstände im Bereich von 1mm bedingen dabei wiederrum hohe Wandhöhen, um eine ausreichende Unterdrückung von Streustrahlung zu gewährleisten. Eine hohe Wandhöhe kann erhöhte Anforderungen im Herstellungsprozess und der Prozessgenauigkeit bedingen. Darüber hinaus kann bei hohen Wandhöhen eine Ausrichtung der Kollimatorwände auf einen Röhrenfokus einer Röntgenquelle notwendig werden.
In der Druckschrift DE 10 2012 206 546 B4 ist ein Streustrahlungsgitter eines CT-Detektor offenbart, wobei die Wände des Streustrahlungsgitters durch Anwendung eines 3d-Siebdruckverfahrens hergestellt sind.
In der Druckschrift DE 10 2018 215 376 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kollimatorelements offenbart, wobei eine Lithographielackschicht unter Bildung einer Vorstruktur des Kollimatorelements entwickelt wird und in einem weiteren Schritt eine röntgenabsorbierende Schicht mittels Kathodenzerstäubung aufgebracht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Kollimatorelements für einen Streustrahlenkollimator, ein verbessertes Kollimatorelement für einen Streustrahlenkollimator, einen Streustrahlenkollimator, eine Röntgendetektorvorrichtung und ein medizinisches Bildgebungsgerät anzugeben, um zumindest einigen der zuvor beschriebenen Einschränkungen zu begegnen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kollimatorelements mit einer gitterförmigen Struktur für einen Streustrahlenkollimator aufweisend eine Vielzahl an Kollimatorwänden mit einer Wandhöhe, umfassend die Schritte

- Bereitstellen einer Saatstruktur aufweisend eine Saatstrukturhöhe umfassend ein erstes Metall, welche die gitterförmige Struktur des Kollimatorelements aufweist,
- Galvanisches Abscheiden eines zweiten Metalls auf der Saatstruktur und dadurch Aufbauen der Kollimatorwände bis zu einem Erreichen der Wandhöhe.

Ein Streustrahlenkollimator dient in der Regel dazu auf einen Röntgendetektor eintreffende Streustrahlung, welche während eines Bildgebungsprozesses eines Objekts auftreten kann, zu reduzieren, wenn der Streustrahlenkollimator in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor angeordnet ist. Der Streustrahlenkollimator kann dazu entlang einer Strahleneinfallsrichtung vor einem Röntgendetektor und insbesondere nach einem abzubildenden Objekt angeordnet sein. Die Strahleneinfallsrichtung kann hierbei im Wesentlichen die Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlung, beschreiben, welche von einer Röntgenquelle in Richtung des Röntgendetektors und zur Belichtung des Röntgendetektors emittiert wird.
Als Kollimatorelement kann ein Bestandteil bzw. eine Komponente eines Streustrahlenkollimators verstanden werden. Es bildet zumindest einen Abschnitt des Streustrahlenkollimators und ist gitterförmig aus einer Anordnung aus Kollimatorwänden gebildet. Die gitterförmige Struktur des Kollimatorelements beschreibt damit die geometrische Anordnung der Wände, d.h. im Wesentlichen deren Abstände und Ausrichtung zueinander, sowie deren Wandstärke. Die Wandhöhe einer jeweiligen Kollimatorwand erstreckt sich in Stapelanordnung mit einem Röntgendetektor im Wesentlichen entlang der Strahleneinfallsrichtung. Als Gitter wird im Rahmen der Erfindung eine Anordnung aus zumindest einer ersten Mehrzahl zueinander entlang einer ersten Richtung im Wesentlichen parallel angeordneten Gitterwänden, d.h. Kollimatorwänden, verstanden. In bevorzugten Ausführungen kann die erste Mehrzahl an Kollimatorwänden von einer zweiten Mehrzahl dazu querstehenden, bevorzugt senkrechten, und ebenfalls zueinander im Wesentlichen parallel angeordneten Kollimatorwänden in einer gemeinsamen Ebene gekreuzt werden. Dabei bedeutet „im Wesentlichen“, dass die Kollimatorwände von der parallelen Anordnung auch um bis zu 10 Grad, bevorzugt weniger als 5 Grad, noch bevorzugter weniger als 1 Grad abweichen können. Dies kann umfassen, dass die Kollimatorwände leicht geneigt auf einen Fokuspunkt einer für die Belichtung des Röntgendetektors, für welchen der Streustrahlenkollimator für eine Stapelanordnung vorgesehen ist, zugeordnete Röntgenquelle ausgerichtet sein können. Die Kollimatorwände sind dabei derart beabstandet zueinander angeordnet, dass jeweils zwischen zwei benachbarten Kollimatorwänden ein Durchgangskanal, auch Kollimatorschacht genannt, bereitgestellt ist. Der Abstand zwischen zwei Kollimatorwänden wird im Folgenden auch als Schachtbreite bezeichnet.
Die Kollimatorwände weisen ein Material auf, welches Röntgenstrahlung derart absorbiert, dass eine Unterdrückung von Streustrahlung, welche bei einer Belichtung und Durchstrahlung eines Objekts in einer Bildgebungsanwendung auftritt, zumindest entlang der ersten Richtung in ausreichenden Maßen gewährleistet ist. Die Kollimatorwände weisen insbesondere ein Material auf, welches Röntgenstrahlung stark absorbiert, d.h. einen hohen Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlung, beispielsweise einen höheren Absorptionskoeffizienten als Knochengewebe, aufweist. Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Kollimatorwände des Kollimatorelements ein metallisches Material, beispielsweise Wolfram, Kupfer oder Tantal, auf. Eine hohe Volumendichte eines stark absorbierenden Materials in einer jeweiligen Kollimatorwand, beispielsweise Wolfram, kann dabei vorteilhaft gewährleisten, dass auch bei geringeren Wanddicken, beispielsweise im Bereich von weniger als 100µm, vorzugsweise weniger als 60µm, eine ausreichende Streustrahlenunterdrückung erreicht werden kann.
Im Rahmen der Erfindung wird dabei die gitterförmige Saatstruktur aufweisend ein erstes elektrisch leitfähiges Metall bereitgestellt und ein zweites elektrisch leitfähiges Metall bis zum Erreichen der finalen Wandhöhe auf der Saatstruktur galvanisch abgeschieden. Dabei kann das erste Metall und das zweite Metall das gleiche metallische Material umfassen. Es können aber auch unterschiedliche Materialien sein. Beispielsweise umfasst das erste Metall und/oder das zweite Metall Wolfram. Bevorzugt umfasst zumindest das zweite leitfähige Metall Wolfram. Das erste und/oder zweite leitfähige Metall kann aber auch ein anderes leitfähiges Metall umfassen.
Mittels der bereitgestellten Saatstruktur aufweisend das erste Metall kann die gitterförmige Struktur des Kollimatorelements vorgegeben werden. Durch die bereitgestellte Saatstruktur kann insbesondere die Wanddicke und die geometrische Anordnung der Kollimatorwände des Kollimatorelements zueinander vorgeben werden. Das heißt, die Saatstruktur weist im Wesentlichen bereits die gitterförmige Struktur des mittels des beschriebenen Verfahrens bereitgestellten Kollimatorelements in Form einer gitterförmigen Anordnung von Saatstrukturwänden auf.
Die Saatstruktur kann eine, im Vergleich zur finalen Wandhöhe der Kollimatorwände des Kollimatorelements, geringere Saatstrukturhöhe aufweisen. Beispielsweise umfasst die Saatstrukturhöhe weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10%, noch bevorzugter weniger als 5%, der finalen Wandhöhe des Kollimatorelements. Die Saatstruktur kann beispielsweise eine sehr geringe Saatstrukturhöhe aufweisen von weniger als 5µm, noch bevorzugter weniger als 1µm, beispielsweise 500nm oder 200nm. Für die Bereitstellung der Saatstruktur können daher auch Verfahren eingesetzt werden, welche für den Aufbau des gesamten Kollimatorelements bis zu der finalen Wandhöhe weniger geeignet erscheinen, da sie beispielsweise zu zeitaufwändige oder komplexe Prozessschritte umfassen, oder weil sie ungeeignet erscheinen, ausreichend hohe Wandhöhen mit ausreichend hoher Stabilität und Präzision herzustellen.
Vorteilhaft kann die Saatstruktur außerdem ein Material oder eine Beschaffenheit aufweisen, welches für eine Streustrahlenunterdrückung ggf. weniger geeignet erscheint als das zweite Metall, jedoch für den Bereitstellungsprozess der Saatstruktur oder der darauffolgenden Prozessschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft ist. So kann die Saatstruktur beispielsweise als erstes leitfähiges Material ein Metall mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit jedoch einen geringeren Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlung aufweisen als beispielsweise Wolfram, um ein galvanisches Abscheiden verbessert zu ermöglichen.
Die Saatstruktur kann dabei mittels eines Verfahrens hergestellt werden, welches geeignet ist, zumindest bis zu der Saatstrukturhöhe eine gitterförmige Struktur umfassend ein erstes Metall, bereitzustellen. Beispielsweise kann das Bereitstellen der Saatstruktur eine additive Fertigungstechnik, beispielsweise ein selektives Laserschmelzverfahren, ein Siebdruckverfahren oder ein lithographisches Verfahren umfassen.
Bevorzugt wird dabei insbesondere ein Verfahren eingesetzt, welches ausgebildet ist, Strukturen mit Strukturgrößen kleiner als 100µm, bevorzugt kleiner als 60µm, bereitzustellen. Dabei können die Strukturgrößen die Wanddicken der gitterförmigen Struktur und/oder auch die Abstände zwischen den Gitterwänden der Saatstruktur umfassen. Beispielsweise kann dazu vorteilhaft ein lithographisches Verfahren und/oder ein Sputterverfahren eingesetzt werden, um die Saatstruktur bereitzustellen. Ein lithographisches Verfahren zur Bereitstellung der Saatstruktur kann dabei beispielsweise ähnlich wie in der Druckschrift DE 10 2018 215 376 A1 beschrieben erfolgen, wobei lediglich die Saatstruktur mit der Saatstrukturhöhe erzeugt wird und ohne, dass ein Aufbau über die gesamte Wandhöhe und ein wiederholtes Durchführen der Prozessschritte durchgeführt wird. Der Einsatz eines Siebdruckverfahrens zum Aufbau eines Kollimators ist beispielsweise in der Patentschrift DE 10 2012 206 546 B4 beschrieben. Die Saatstruktur kann hier in ähnlicher Weise erzeugt werden, ohne dass ein Aufbau über die gesamte Wandhöhe vorgesehen ist. Bei einem selektiven Laserschmelzverfahren wird zunächst eine dünne Schicht eines metallischen Pulverwerkstoffs auf eine Bauplattform aufgetragen. Mittels eines Lasers kann das Pulver exakt an den Stellen aufgeschmolzen werden, die die computergenerierten Bauteil-Konstruktionsdaten vorgeben. Danach senkt sich die Fertigungsplattform ab und es erfolgt ein weiterer Pulverauftrag. Der Werkstoff wird erneut aufgeschmolzen und verbindet sich an den definierten Stellen mit der darunterliegenden Schicht. Ein Laserschmelzverfahren hat jedoch den Nachteil, dass die minimal erreichbare Strukturgröße in der Regel größer ausfällt als im Falle beispielsweise eines lithographischen Verfahrens.
Nach Bereitstellen der Saatstruktur werden die Kollimatorwände des Kollimatorelements mittels selektiver galvanischer Abscheidung des zweiten Metalls auf der Saatstruktur bis zu der finalen Wandhöhe der Kollimatorwände aufgebaut. Die finale Wandhöhe kann dabei abhängig sein von der konkreten Implementierung des Kollimatorelements und der gewünschten Streustrahlenunterdrückung. Je geringer die Abstände zwischen den Kollimatorwänden desto geringer kann beispielsweise auch die Wandhöhe der Kollimatorwände gewählt werden, um die gleiche Streustrahlenunterdrückung mittels des Kollimatorelements zu erzielen. Die für die Anwendung in der Computertomographie notwendigen Schachtverhältnisse, d.h. Schachtbreite zu Wandhöhe, können dabei 1:20 oder mehr erreichen. Vorzugweise umfasst die finale Wandhöhe maximal eine Wandhöhe von 10mm, noch bevorzugter weniger als 4mm, beispielsweise 1mm oder 500µm. Eine geringe finale Wandhöhe kann die Vermeidung einer Ausrichtung der Kollimatorwände bzw. der dadurch definierten Schächte auf einen Fokus einer Röntgenquelle, welche zur Belichtung eines Röntgendetektorvorrichtung umfassend einen Streustrahlenkollimator eingesetzt wird, ermöglichen. Dadurch können vorteilhaft Verarbeitungsschritte vermieden werden und die Komplexität der gitterförmigen Struktur reduziert werden. Außerdem können geringere Wandhöhen eine zeiteffizientere Herstellung ermöglichen. Die bevorzugte Bereitstellung einer Saatstruktur mit besonders geringen Strukturgrößen kann folglich auch die Nutzung geringer Wandhöhen ermöglichen.
Unter einem galvanischen Verfahren wird die elektrochemische Abscheidung metallischer Niederschläge auf einem Substrat, insbesondere auf einer leitfähigen Keimschicht verstanden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die leitfähige Keimschicht durch die gitterförmig bereitgestellte Saatstruktur gebildet. Am häufigsten in der Praxis umfasst ein galvanisches Verfahren das Abscheiden metallischer Beschichtungen in einem elektrolytischen Bad. Solche Verfahren sind dem Fachmann insbesondere auch aus dem Bereich der Mikrostrukturtechnik allgemein bekannt.
Ein galvanisches Abscheiden kann vorteilhaft als sehr präzise Dünnschichttechnik eingesetzt werden, um metallische Strukturen kontrolliert bis zu einer finalen Wandhöhe aufzubauen. Vorteilhaft kann insbesondere auch bei sehr feinen Strukturgrößen und geringen Wanddicken ein präziser Aufbau der Kollimatorwände bis zu der finalen Wandhöhe erreicht werden. Darüber hinaus kann ein galvanisches Abscheiden metallische Strukturen mit einer hohen Volumendichte eines stark röntgenabsorbierenden Metalls, beispielsweise Wolfram, ermöglicht werden. Im Vergleich zu dem Aufbau der Kollimatorwände mittels beispielsweise eines rein lithographischen Verfahrens oder eines Laserschmelzverfahrens kann außerdem vorteilhaft eine zeiteffizientere Bereitstellung ermöglicht werden. Dies kann einerseits die vereinfachte gleichzeitige Verarbeitung auch großflächigerer Kollimatorelemente bzw. einer Mehrzahl an Kollimatorelementen betreffen oder andererseits die Vermeidung von Zwischenschritten bzw. notwendigen Nachbearbeitungsschritten im Herstellungsprozess.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere ein einstückiges, d.h. einteiliges, Kollimatorelement bis zur gewünschten Wandhöhe mit geringen Toleranzen und hohen Volumendichten an einem metallischen Material bereitgestellt werden. Ein Zusammenfügen aus einzelnen Blechen oder ein Stapeln mehrere Elemente zum Erreichen der finalen Wandhöhe kann vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Variante des Verfahrens wird für das Bereitstellen der gitterförmigen Saatstruktur eine Vorstruktur, welche eine Negativstruktur zu der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements bildet, mittels eines lithographischen Verfahrens gebildet und anschließend das erste leitfähige Metall der Saatstruktur in die Vorstruktur mittels eines Verfahrens der physikalische Gasphasenabscheidung zumindest bis zu der Saatstrukturhöhe abgeschieden.
Die Kombination eines lithographischen Verfahrens mit einem Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung und dem anschließenden Schritt der galvanischen Abscheidung entspricht einer Kombination hochpräziser Dünnschichttechniken, welche es erlauben insbesondere auch geringe Strukturgrößen mit hoher Präzision kontrolliert bereitzustellen, wobei außerdem Kollimatorwände mit hoher Absorptionsfähigkeit aufgebaut werden können. Die Erfinder haben erkannt, dass mittels dieser Kombination besonders vorteilhaft eine Saatstruktur für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt werden kann.
Das Bereitstellen der gitterförmigen Saatstruktur kann dabei beispielsweise die folgenden Teilschritte umfassen:

- Bereitstellen eines flächigen Substrats,
- Aufbringen einer Lithographielackschicht auf das Substrat,
- Belichten der Lithographielackschicht in Belichtungsbereiche, die der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements entsprechen,
- Entwickeln der Lithographielackschicht und dadurch Bilden der Vorstruktur als Negativstruktur zur gitterförmigen Struktur des Streustrahlenkollimators,
- Abscheiden des ersten leitfähigen Metalls in die Vorstruktur mittels eines Verfahrens der physikalische Gasphasenabscheidung zumindest bis zu der Saatstrukturhöhe.

Das Verfahren kann außerdem das Entfernen der Vorstruktur umfassen, so dass das abgeschiedene erste leitfähiges Metall als gitterförmige Saatstruktur ohne die Vorstruktur bereitstellbar ist.
Das Substrat kann grundsätzlich beliebige Stoffe umfassen. Das Substrat weist bevorzugt eine glatte bzw. ebene Oberfläche auf, d.h. die Oberfläche des Substrats weist bevorzugt insgesamt höchstens wenige Mikrometer Höhendifferenz auf. Das Substrat kann beispielsweise aus Aluminium, Glas, Silizium, Siliziumdioxid oder dergleichen bestehen. Das Substrat kann auch ein Material umfassen, welches geeignet ist, Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umzuwandeln, und beispielsweise als Konvertereinheit für einen Röntgendetektor einsetzbar ist.
Auf das Substrat kann die Lithographielackschicht, z. B. mittels Spin-Coating, mittels eines Dosierverfahrens oder dergleichen aufgebracht werden (z.B. mittels Spritzen, Düsen o. Ä.). Bei dem eingesetzten Lithographielack kann es sich bevorzugt um einen negativen Lithographielack bzw. negativen Photoresist handeln. Es kann jedoch auch Umsetzungen des Verfahrens geben, welche einen positiven Lithographielack nutzen.
Unter Spin-Coating wird dabei allgemein ein Verfahren zur Aufbringung dünner und gleichmäßiger Schichten mittels Rotation verstanden. Dabei wird zunächst eine gewünschte Menge einer Lösung, d.h. ein in einem Lösungsmittel gelöstes Schichtmaterial, auf die Mitte des Substrats aufgebracht. Je nach gewünschter Dicke der Schicht und der verwendeten Lösung werden Beschleunigung, Drehzahl und Dauer an einem Spin-Coating-Gerät eingestellt und ein entsprechender Schleuderprozess durchlaufen. Dabei wird die Lösung gleichmäßig auf der Substratoberfläche verteilt. Vor Aufbringen der Lithographielackschicht kann ggf. zuvor eine Opferlackschicht auf das Substrat aufgebracht werden.
Die aufgebrachte Lithographielackschicht und ggf. auch eine Opferlackschicht kann dann durch eine Gittermaske bzw. Belichtungsmaske mit elektromagnetischer Strahlung beleuchtet werden. D. h. der Lack kann beispielsweise elektromagnetischer Strahlung im UV-Licht-Bereich ausgesetzt werden. Beispielsweise wird der Lack elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 300 nm bis 400 nm, bevorzugt hartem UV-Licht mit einer kleineren Wellenlänge als 350 nm, ausgesetzt werden. Die Gittermaske entspricht bevorzugt in ihren Abmessungen dabei im Wesentlichen schon der Gitterstruktur des zu erzeugenden Kollimatorelements. Dabei heißt „im Wesentlichen“, dass in den Abmessungen der Gittermaske die Einflüsse von Beugungseffekten berücksichtigt sein können. Bei Verwendung eines negativen Lithographielacks werden mittels der Belichtungsmaske Bereiche der Lithographielackschicht beim Belichten ausgespart, welche der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements entsprechen. Bei Verwendung eines positiven Lithographielacks ist die Belichtungsmaske derart ausgestaltet, dass mittels der Belichtungsmaske Bereiche der Lithographielackschicht beim Belichten ausgespart werden, welche einer Negativstruktur der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements entsprechen. Dass die belichteten Belichtungsbereiche der Struktur des Kollimatorelements „entsprechen“, bedeutet also, dass sie im Wesentlichen identisch oder aber komplementär zur gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements ausgebildet sind.
Anschließend wird die Lithgographielackschicht entwickelt. D. h. bei Verwendung eines negativen Lithographielacks werden die unbelichteten Bereiche unter Verwendung eines Lösungsmittels herausgelöst. D. h. beim negativen Lithographielack werden die belichteten Bereiche durch Photopolymerisation unlöslich und verbleiben auf dem Substrat (bei einem positiven Lithographielack wäre dies jeweils umgekehrt, d. h. die belichteten Bereiche werden löslich). Dadurch wird durch die verbliebenen Bereiche der Lithographielackschicht eine Vorstruktur erzeugt, die negativ bzw. komplementär zu dem zu erzeugenden Kollimatorelement ausgebildet ist. Sie dient im Folgenden daher quasi als Schablone für die zu erzeugende Gitterstruktur der Saatstruktur und damit des Kollimatorelements und weist dessen Abmessungen und gitterförmige Struktur auf.
Auf bzw. zwischen die Vorstruktur wird das das erste leitfähige Metall mittels eines Verfahrens der physikalischen Gasabscheidung (auch Kathodenzerstäubung bzw. Sputtern genannt) auf- bzw. eingebracht. Damit wird allgemein ein Prozess beschrieben, bei dem Atome aus einem Festkörper (Target) durch Beschuss mit energiereichen Ionen (z. B. Edelgasionen) herausgelöst werden und in die Gasphase übergehen. Bekannte Sputterverfahren sind z. B. Ionenstrahlsputtern, HF-Sputtern, DC-Sputtern, Magnetronsputtern, reaktives Sputtern oder dergleichen. Das Substrat mit der Vorstruktur wird dabei in die Nähe des Targets gebracht, sodass die aus dem Target geschlagenen Atome darauf kondensieren können. Damit die Targetatome das Substrat mit der Vorstruktur erreichen, erfolgt die Kathodenzerstäubung bevorzugt im Vakuum. Das Target umfasst dabei das erste leitfähige Metall der Saatstruktur. Mittels des Verfahrens der physikalischen Gasabscheidung und der mittels lithographisch erzeugten Vorstruktur wird die Saatstruktur hergestellt.
Eine Lithographielackschicht kann beispielsweise nasschemisch entfernt werden. Dazu kann beispielsweise der Lithographielack in einem Lösungsmittel, wie z. B. TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid), NMP (N-Methyl-2-pyrrolidone) oder Azeton aufgelöst werden. Das Lösen der Lithographielackschicht kann ggf. mittels Rühren oder unter Ultraschallunterstützung erfolgen.
Grundsätzlich könnte das zuvor beschriebene Verfahren, ohne wesentliche Veränderungen auch mit einem positiven Lithographielack ausgeführt werden. Die dafür erforderlichen Elemente zur Beschattung der Schächte, insbesondere bei Fertigung eines 3D-Kollimators, könnten untereinander z. B. mit dünnen Stützstreben verbunden sein. Diese würden einerseits die zu belichtenden Bereiche der Gitterwände teilweise beschatten und andererseits nachteilhafterweise zu einer fragileren Belichtungsmaske führen. Demgegenüber ist eine Gittermaske für negativen Lithographielack, mit der die Schächte belichtet und die Gitterwände beschattet werden, wesentlich einfacher zu fertigen.
Die Erfinder haben erkannt, dass mittels dieser Verfahrensvariante die Saatstruktur besonders vorteilhaft und insbesondere mit geringer Strukturgröße bereitstellbar ist.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das erste und /oder das zweite leitfähige Metall Wolfram.
Vorteilhaft weist Wolfram einen hohen Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlung auf. Vorteilhaft können auch geringe Wanddicken zu einer ausreichend hohen Streustrahlenunterdrückung eingesetzt werden.
Bevorzugt umfasst das erste und /oder das zweite Metall für eine besonders gute Streustrahlenunterdrückung reines, also möglichst 100-prozentiges, Wolfram.
In einer weiteren Verfahrensvariante umfasst das erste Metall ein Material, welches eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das zweite leitfähige Metall. Beispielsweise weist das erste Metall Kupfer auf und das zweite Metall reines Wolfram.
Eine höhere Leitfähigkeit des ersten Metalls kann vorteilhaft einen verbesserten Prozessablauf ermöglichen. Insbesondere kann dies den Schritt des galvanischen Abscheidens vorteilhaft erleichtern.
Andere mögliche Materialien können beispielsweise Titan, Silber, Nickel oder Gold umfassen.
Gemäß einer Verfahrensvariante umfasst die Saatstruktur eine Saatstrukturhöhe von weniger als 5µm, bevorzugt weniger als 1µm. Die Saatstruktur kann beispielsweise eine Saatstrukturhöhe von beispielsweise 500nm oder 200nm, umfassen. Vorteilhaft kann die Saatstruktur zeiteffizient bereitgestellt werden. Vorteilhaft können in effizienter Weise Herstellungsverfahren eingesetzt werden, welche nicht oder zumindest im geringeren Maße für die Bereitstellung höherer Wandhöhen geeignet sind, jedoch Strukturgrößen im Bereich von weniger als 100µm ermöglichen können.
Ferner weist die bereitgestellte gitterförmige Saatstruktur Saatstrukturwände mit jeweils einer Wanddicke von maximal 60µm, bevorzugt weniger als 50µm, beispielsweise 20µm, auf. Die Wandstärke kann bevorzugt im Bereich von 5% bis 20%, beispielsweise 10% der Schachtbreite der Saatstrukturwände gewählt sein.
Die Wanddicke der Saatstrukturwände bestimmt im Wesentlichen die Wanddicke des mittels des Verfahrens bereitgestellten Wanddicke der Kollimatorwände. Vorteilhaft kann ein Kollimatorelement mit geringen Wanddicken bereitgestellt werden.
In der Regel steigt die Quantenausbeute (DQE - Detective Quantum Efficiency) eines Röntgendetektors je dünner die Wände des Kollimatorelements sind, welches in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor angeordnet ist, da weniger Detektionsfläche des Strahlungsdetektors durch die Kollimatorwände abgeschattet wird. Bei einer Positionierung der Kollimatorwände teilweise oder ganz über der aktiven Fläche des Röntgendetektor kann durch geringe Wanddicken insgesamt eine geringere Abschattung erzielt werden. Aber auch bei einer gezielten Positionierung der Kollimatorwände über für die Detektion von Röntgenstrahlung nicht nutzbaren Detektorflächen, beispielweise sogenannte Septen zwischen einzelnen Detektorelementen oder Pixelelementen des Röntgendetektors, können dünnere Wanddicken zu einer erleichterten Positionierbarkeit beitragen.
Weiterhin weist die gitterförmige Saatstruktur gemäß einer Verfahrensvariante Saatstrukturwände auf, welche um eine Schachtbreite von höchstens 600 µm, bevorzugt weniger als 500 µm, beispielsweise 200 µm beabstandet sind.
Die geometrische Anordnung der gitterförmig angeordneten Saatstrukturwände bestimmt im Wesentlichen die geometrische Anordnung und damit die Schachtbreite zwischen den mittels des Verfahrens bereitgestellten Kollimatorwänden des Kollimatorelements.
Die Streustrahlenkollimation hängt dabei insbesondere von dem sogenannten Schachtverhältnis bzw. der dazu inversen Schachtgröße ab. Die Schachtgröße gibt das Verhältnis des Abstands zwei einander gegenüberliegender Schachtwände zur Schachthöhe bzw. zur Höhe des Kollimatorelements an. Je kleiner also der Abstand der gegenüberliegenden Schachtwände ist, desto kleiner kann bei gleichem Schachtverhältnis auch die Höhe des Kollimatorelements sein. Die Anforderungen an die Streustrahlenkollimation sind insbesondere bei Dual- bzw. Multi-Energy-CT-Anwendungen hoch. Hier kann beispielsweise ein Schachtverhältnis von 1:20 und mehr benötigt werden. Die Bereitstellung von geringen Schachtbreiten ermöglicht vorteilhaft die Nutzung geringer finaler Wandhöhen der Kollimatorwände des Kollimatorelements bei gleichzeitig ausreichender Streustrahlenunterdrückung. Dabei kann außerdem ggf. die Notwendigkeit einer Ausrichtung der Kollimatorwände auf einen Fokus vermieden oder zumindest reduziert werden. Weiterhin kann mit geringeren Wandhöhen eine erleichterte Herstellung und Handhabung des Kollimatorelements einhergehen. Vorzugweise weisen die Kollimatorwände gemäß einer Verfahrensvariante jeweils eine Wandhöhe von maximal 8mm, bevorzugt weniger als 4mm, beispielsweise 1mm oder 500µm, auf.
Weiterhin wird in einer vorteilhaften Verfahrensausgestaltung die Saatstruktur auf einem flächigen Substrat bereitgestellt, welches ein Material umfasst, welches ausgebildet ist, eintreffende Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umzuwandeln.
Das Substrat kann in dieser Variante einem Teil der Konvertereinheit eines Röntgendetektors entsprechen, welcher für den Betrieb des Röntgendetektors mit einer Anordnung von Photodioden zur Umwandlung des sichtbaren Lichts in elektrische Signale und eine Ausleseeinheit des Röntgendetektors zur Weiterverarbeitung der elektrischen Signale signaltechnisch gekoppelt wird. Das Material kann insbesondere einen Szintillator, beispielsweise GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO oder LuTAG, umfassen. Mittels des Verfahrens können physikalische Einwirkungen auf das Substrat gering gehalten werden. Beispielsweise kann eine starke Temperatureinwirkung wie bei einem Laserschmelzverfahren vermieden werden, so dass eine Beeinträchtigung des Substrats durch die Herstellung des Kollimatorelements vermieden werden kann.
Die Saatstruktur kann im Rahmen des Verfahrens damit direkt auf einer Konvertereinheit bzw. einem Teil einer Konvertereinheit für einen Röntgendetektor bereitgestellt werden bzw. auf dieser erzeugt werden. Entsprechend kann das Kollimatorelement direkt auf einer Konvertereinheit oder einem Teil einer Konvertereinheit mittels des Verfahrens aufgebaut werden. Vorteilhaft kann ein nachträgliches Ablösen des Kollimatorelements von einem Substrat und ein Übertrag in die Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor bzw. dessen Konvertereinheit vermieden werden.
In andern Verfahrensvarianten kann aber auch ein Übertrag vorgesehen sein. Dafür ist eine Entfernung des Kollimatorelements von dem Substrat notwendig. Dies kann z. B. mittels geeigneter trockenchemischer und/oder nasschemischer Verfahren erfolgen. Trockenchemisch könnte das Substrat beispielsweise von dem Kollimatorelement abgeschliffen werden. Effizienter wird das Substrat vom Kollimatorelement jedoch besonders bevorzugt nasschemisch mittels eines geeigneten Lösungsmittels für das Substrat getrennt bzw. gelöst.
Die Erfindung betrifft außerdem ein gitterförmiges Kollimatorelement für einen Streustrahlenkollimator hergestellt mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines gitterförmigen Kollimatorelements oder seiner Varianten wie zuvor beschrieben mit einer Vielzahl an Kollimatorwänden jeweils aufweisend eine Wandhöhe.
Das gitterförmige Kollimatorelement weist dabei die bei den Herstellungsvarianten beschriebenen Vorteile auf.
Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen, gitterförmigen Kollimatorelement weisen die Kollimatorwände eine Wanddicke von weniger als 60µm auf.
Weiterhin sind die Kollimatorwände des erfindungsgemäßen Kollimatorelements in einer Variante um eine Schachtbreite von höchstens 600 µm, bevorzugt höchstens 500 µm, beispielsweise 200 µm oder 100 µm, beabstandet.
Ferner weisen die Kollimatorwände des erfindungsgemäßen Kollimatorelements in einer Variante als Material Wolfram mit einer Volumendichte von mindestens 98% auf.
In bevorzugten Varianten weisen die Kollimatorwände des erfindungsgemäßen Kollimatorelements, insbesondere in dem Bereich der Kollimatorwände abseits der Saatstruktur, in einer Variante als Material Wolfram mit einer Volumendichte von mindestens 99%, noch bevorzugter 99,5% auf.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Streustrahlenkollimator aufweisend ein Kollimatorelement hergestellt mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines gitterförmigen Kollimatorelements und seiner Varianten wie zuvor beschrieben.
Der Streustrahlenkollimator weist dabei die bei den Herstellungsvarianten beschriebenen Vorteile auf.
Zur Herstellung eines Streustrahlenkollimators kann in einem Schritt eine Anzahl von erfindungsgemäßen Kollimatorelementen bereitgestellt werden. In einem weiteren Schritt können die Kollimatorelemente zu einem Streustrahlkollimator zusammengefügt werden. Eine „Anzahl“ bedeutet dabei eines oder mehrere. Grundsätzlich wäre es also im Rahmen der Erfindung möglich einen Streustrahlkollimator mit nur einem Kollimatorelement zu fertigen. Der Streustrahlenkollimator kann aber insbesondere auch mehr als ein Kollimatorelement aufweisen, welche für die Abdeckung eines größeren Flächenbereichs in einer Ebene zusammengefügt oder aneinandergereiht werden können. Außerdem kann es aufgrund der kreissehnenartigen Form der Strahlungsdetektoren in CT-Geräten jedoch häufig günstiger bzw. einfacher sein den Streustrahlenkollimator aus mehreren Kollimatorelementen zu fertigen. Das Zusammenfügen kann beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder mittels Kleben, Schweißen, Löten oder ähnlichen Verbindungsarten erfolgen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Röntgendetektorvorrichtung umfassend ein Röntgendetektor und ein Streustrahlenkollimator aufweisend zumindest ein erfindungsgemäßes Kollimatorelement in Stapelanordnung dazu.
Der Röntgendetektor kann ein direkt-konvertierender oder ein indirekt-konvertierender Röntgendetektor sein.
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in direktkonvertierenden Röntgendetektorvorrichtungen durch eine geeignete Konvertereinheit aufweisend ein Konvertermaterial in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial können beispielsweise CdTe, CZT, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TlBr2, HgI2, GaAs oder andere verwendet werden. Die elektrischen Pulse werden von elektronischen Schaltkreisen einer signaltechnisch mit der Konvertereinheit gekoppelten Auswerteeinheit, beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), bewertet. In zählenden Röntgendetektorvorrichtungen kann einfallende Röntgenstrahlung durch Zählen der elektrischen Pulse, welche durch die Absorption von Röntgenphotonen im Konvertermaterial ausgelöst werden, gemessen werden. Die Höhe des elektrischen Pulses ist in der Regel außerdem proportional zur Energie des absorbierten Röntgenphotons. Dadurch kann eine spektrale Information durch den Vergleich der Höhe des elektrischen Pulses mit einem Schwellwert extrahiert werden.
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in indirekt-konvertierenden Röntgendetektorvorrichtungen durch eine geeignete Konvertereinheit aufweisend ein Konvertermaterial in Licht und mittels einer optisch gekoppelten Anordnung von Photodioden in elektrische Signale umgewandelt werden. Als Konvertermaterial werden häufig Szintillatoren, beispielsweise GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO oder LuTAG, eingesetzt. Die erzeugten elektrischen Signale werden weiter über eine Auswerteeinheit aufweisend elektronische Schaltkreise weiterverarbeitet, ausgelesen und anschließend an eine Recheneinheit weitergeleitet.
Der Röntgendetektor kann eine matrixartige Anordnung einer Vielzahl an Pixelelementen für eine ortsaufgelöste Messung der eintreffenden Röntgenstrahlung umfassen.
In Ausführungsvarianten kann die Position des Streustrahlenrasters, insbesondere der Durchgangskanäle und der Kollimatorwände relativ zu der matrixartigen Anordnung der Vielzahl an Pixelelementen ausgerichtet sein. Beispielsweise kann jedem Pixelelement oder einer Gruppe von Pixelelementen jeweils eine Kollimatorwand zugeordnet sein. Beispielsweise kann jeweils zwischen zwei benachbarten Pixelelementen oder zwischen benachbarten Gruppen von Pixelelementen, beispielsweise Makropixeln, eine Kollimatorwand angeordnet sein. Vorzugsweise erfolgt eine Anordnung derart, dass möglichst wenig von einer sensitiven Fläche eines Pixelelements durch eine Kollimatorwand überdeckt wird, so dass eine Verschlechterung der Dosiseffizient vermieden werden kann.
In Ausführungsvarianten ist jedoch auch denkbar, dass Kollimatorwände ganz oder teilweise über der für Röntgenstrahlung sensitiven Detektionsfläche eines Pixelelements angeordnet sind. Insbesondere bei Ausführungen mit geringen Wanddicken und geringeren Schachtabständen und damit geringerer finaler Wandhöhe, kann die durch die Kollimatorwände verursachte Abschattung bei Positionierung über der aktiven Fläche derart reduziert werden, dass die Verminderung der Dosiseffizienz im Vergleich zu einem unbeschatteten Röntgendetektoren in Kauf genommen werden. Dies erlaubt vorteilhaft auf eine Ausrichtung der Kollimatorwände relativ zu nicht-sensitiven Flächenbereichen und/oder der genauen Positionierung zwischen zwei benachbarten Pixelelementen verzichten zu können und eine Erleichterung im Herstellungsprozess zu ermöglichen. Ebenfalls kann dies eine Vereinheitlichung der Kollimatorgeometrie über verschiedenen Detektordesigns beispielsweise mit unterschiedlich groß ausgebildeten Pixelelementen und damit eine kosteneffiziente Entwicklung gewährleisten.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein medizinisches Gerät umfassend eine erfindungsgemäße Röntgendetektorvorrichtung umfassend zumindest einen Röntgendetektor und eine in Gegenüberstellung dazu angeordnete Röntgenquelle ausgebildet den Röntgendetektor mit Röntgenstrahlung zu belichten.
Für die Aufnahme des Röntgenbilddatensatzes kann dann insbesondere zwischen die Röntgenquelle und den Röntgendetektor das abzubildende Objekt platziert und mittels der Röntgenquelle durchstrahlt werden.
Insbesondere kann das medizinische Bildgebungsgerät als Computertomographie-System ausgebildet sein. Das medizinische Bildgebungsgerät kann auch als SPECT- oder PET-System ausgebildet werden. Es kann aber auch beispielsweise als C-Bogen-Röntgengerät und/oder Dyna-CT oder auch anderweitig ausgebildet sein.
Alle Ausgestaltungsvarianten, die zuvor im Rahmen des erfindungsgemäßen Streustrahlenkollimators beschrieben sind, können entsprechend auch in der Röntgendetektorvorrichtung oder dem medizinischen Bildgebungsgerät ausgeführt sein. Die im Hinblick auf den Streustrahlenkollimator erfolgte Beschreibung und die zuvor beschriebenen Vorteile des Streustrahlenkollimators können entsprechend auch auf die erfindungsgemäße Röntgendetektorvorrichtung und das erfindungsgemäße medizinische Bildgebungsgerät übertragen werden.
Im Rahmen der Erfindung können außerdem Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Verwendung, Vorrichtung, System, Anordnung usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Anspruch, der eine Vorrichtung betrifft, auch mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet werden und umgekehrt. Funktionale Merkmale eines Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete gegenständliche Komponenten ausgeführt werden. Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche vorgegeben ist.
Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist das medizinische Bildgebungsgerät das medizinische Bildgebungsgerät auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu. Es zeigen:

1 einen schematischen Verfahrensablauf für ein Verfahren zur Herstellung eines gitterförmigen Kollimatorelements für einen Streustrahlenkollimator,
2 einen zweiten, schematischen Verfahrensablauf für ein Verfahren zur Herstellung eines gitterförmigen Kollimatorelements für einen Streustrahlenkollimator,
3 eine Aufsicht auf ein gitterförmiges Kollimatorelement auf einem Substrat,
4 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung einer Röntgendetektorvorrichtung,
5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften medizinischen Bildgebungsgeräts.

Die 1 zeigt einen schematischen Verfahrensablauf zur Herstellung eines Kollimatorelements 2 mit einer gitterförmigen Struktur für einen Streustrahlenkollimator aufweisend eine Vielzahl an in der gitterförmigen Struktur angeordneten Kollimatorwänden 1 mit einer Wandhöhe h, umfassend die Schritte

- Bereitstellen S1 einer Saatstruktur 27 aufweisend eine Saatstrukturhöhe s umfassend ein erstes Metall M1, welche die gitterförmige Struktur des Kollimatorelements 2 aufweist,
- Galvanisches Abscheiden S2 eines zweiten Metalls M2 auf der Saatstruktur 27 und dadurch Aufbauen der Kollimatorwände bis zu einem Erreichen der Wandhöhe h.

Dabei umfasst das das erste und /oder zweite Metall bevorzugt Wolfram, insbesondere im Wesentlichen reines Wolfram. In einem anderen Beispiel kann das erste Metall aber auch ein anderes Metall umfassen als das zweite leitfähige Metall, bevorzugt mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit als das zweite leitfähige Metall.
Mittels der bereitgestellten Saatstruktur 27 aus dem ersten Metall M1 wird die gitterförmige Struktur des Kollimatorelements 2 vorgegeben. Bevorzugt weist die bereitgestellte gitterförmige Saatstruktur 27 dabei Saatstrukturwände mit jeweils einer Wanddicke von maximal 60µm auf. Weiterhin weist die gitterförmige Saatstruktur bevorzugt Saatstrukturwände auf, welche um eine Schachtbreite von höchstens 600µm, bevorzugt höchstens 500µm beabstandet sind. Die Saatstruktur 27 umfasst dabei außerdem bevorzugt eine Saatstrukturhöhe s von weniger als 1µm, bevorzugt lediglich einige hundert nm, beispielsweise 200nm, 400nm oder 800nm. Die Bereitstellung von geringeren Schachtbreiten kann ermöglichen unter Beibehaltung eines für die Streustrahlenunterdrückung gewünschten Schachtverhältnisses die finale Wandhöhe ebenfalls geringer zu wählen. Vorzugsweise weisen die Kollimatorwände eine finale Wandhöhe von maximal 8mm, bevorzugt jedoch weniger als 4mm, beispielsweise lediglich 1mm oder 500µm, auf.
Eine konkrete Ausführung kann beispielsweise eine Schachtbreite von 200µm aufweisen. In diesem Fall wäre eine finale Wandhöhe von beispielsweise 4mm bereits ausreichend um ein Schachtverhältnis von 1:20 und damit eine vorteilhafte Streustrahlenunterdrückung mittels des Kollimatorelements zu erreichen.
Es sind daneben auch andere Abstände, Wandstärken, Wandhöhen und Schachtverhältnisse möglich. Eine mittels des Verfahrens leicht erreichbare finale Wandhöhe von 5mm oder gar 6mm Bauhöhe könnten bei gleicher Schachtbreite das Schachtverhältnis auf 25 oder gar 30 anheben, was eine weitere Bildqualitätsverbesserung hervorrufen kann. Bei einer Schachtbreite von 100µm kann unter Beibehaltung des Schachtverhältnisses von 1:20 bereits eine finale Wandhöhe von 2mm ausreichend sein.
Eine geringe Wanddicke trägt vorteilhafter Weise dazu bei, eine Abschattung des Röntgendetektors, insbesondere der für Röntgenstrahlung sensitiver Detektionsfläche, gering zu halten. In dem oben genannten konkreten Beispiel kann die Wanddicke beispielsweise 20µm betragen. Dies kann insbesondere mittels eines geeigneten Verfahrens zur Bereitstellung der Saatstruktur ermöglicht werden, welche eine Strukturierung in diesem Größenbereich erlaubt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei für das Bereitstellen S1 der gitterförmigen Saatstruktur 27 eine Vorstruktur 25, welche eine Negativstruktur zu der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements 2 bildet, mittels eines lithographischen Verfahrens gebildet und anschließend das erste leitfähige Metall M1 der Saatstruktur 27 in die Vorstruktur 25 mittels eines Verfahrens der physikalische Gasphasenabscheidung zumindest bis zu der Saatstrukturhöhe s abgeschieden.
2. zeigt einen schematischen Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Kollimatorelements 2 für einen Streustrahlenkollimator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassend ein lithographisches Verfahren, wobei der Schritt des Bereitstellens S1 der Saatstruktur 27 anhand der Teilschritte PS1 bis PS6 detaillierterer dargestellt ist.
Im Teilschritt PS1 wird ein flächiges Substrat 22 bereitgestellt. Das flächige Substrat 22 kann beispielsweise aus Silizium sein. Im Teilschritt PS2 wird auf das flächige Substrat 22 eine Lithographielackschicht 21 aufgebracht. Die Lithographielackschicht 21 kann beispielsweise aus einem SU-8 Lack bestehen, beispielsweise SU-8 3050, und mittels Spin-Coating aufgebracht werden. Andere mögliche Lithographielacke können auch SU-8 3010 oder SU-8 3005 oder andere umfassen. Zum Aufbringen der Lithographielackschicht kann der Lithographielack auf das Substrat oder ggf. die Opferlackschicht dispensiert werden und durch Rotation mittels Spin-Coating verteilt werden. Die Lithographielackschicht kann lediglich wenige µm, beispielsweise maximal 10µm, bevorzugter weniger als 5µm, umfassen. In dem gezeigten beispielhaften Ablauf handelt es sich insbesondere um eine negative Lithographielackschicht 21. Im Teilschritt PS3 wird folglich die Lithographielackschicht 21 in Belichtungsbereichen 25 belichtet, die der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements 2 entsprechen.
Der Lithographielackschicht kann mit einer ultravioletten Lichtquelle durch eine Gittermaskenanordnung 23 beleuchtet werden. Die Gittermaskenanordnung 23 ist dabei so strukturiert und angeordnet, dass sie Belichtungsbereiche 25 für die Lithographielackschicht ausbildet, die durch die UV-Strahlung (hier schematisch als Pfeil angedeutet) belichtet werden, wohingegen von der Gittermaskenanordnung 23 beschattete Bereiche 26 der Lithographielackschicht 21 nicht belichtet werden. Die durch die Gittermaskenanordnung 23 ausgebildeten Belichtungsbereiche 25 und Beschattungsbereiche 26 entsprechen dabei im Wesentlichen, d. h. bis auf die Berücksichtigung der Einflüsse von Beugungseffekten, in ihrer Form und ihren Abmessungen der gitterförmigen Struktur der bereitzustellenden Saatstruktur 27 und damit des herzustellenden Kollimatorelements 2. Während der Belichtung polymerisiert die Lithographielackschicht 21 in den belichteten Bereichen und härtet damit in den Belichtungsbereichen 25 der Lithographielackschicht 21 aus.
Im Teilschritt PS4 wird die Lithographielackschicht 21 entwickelt und dadurch die Vorstruktur 25 als Negativstruktur zur gitterförmigen Struktur des Streustrahlenkollimators 2 gebildet. Die Vorstruktur 25 wird im gezeigten Beispiel durch die belichteten Bereiche 25 gebildet. Für das Entwickeln kann das Substrat 22 mit der Lackschicht 21 in ein Entwicklerbad mit einem auf den verwendete Lithographielack Entwickler und abgestimmt auf die Schichtdicke gegeben werden. Als Entwickler kann beispielsweise ein SU-8 Entwickler der MicroChem Corp., MR-Dev 600 oder auch ein lösungsbasierte Entwickler wie Ethyllactat oder Diacetonealkohol eingesetzt werden. Dabei werden die nicht belichteten und daher nicht polymerisierten Bereiche 26 der Lithographielackschicht 21 herausgelöst. Die entwickelte Lithographielackschicht 21, nunmehr gebildet durch die belichteten Bereiche 25, bildet die Vorstruktur 25 aus, die zu der gitterförmigen Struktur der Saatstruktur 27 und damit des herzustellenden Kollimatorelements 2 komplementär, d.h. als Negativstruktur ausgebildet, ist.
Im Teilschritt PS5 wird das erste leitfähige Metall M1 in die Vorstruktur 25 mittels eines Verfahrens der physikalische Gasphasenabscheidung zumindest bis zu der Saatstrukturhöhe s abgeschieden. Um eine Versiegelung der Vorstruktur 25 durch das aufgebrachte erste leitfähige Metall M1 zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, anders als zur Veranschaulichung in 2 dargestellt, die Dicke der Lithographielackschicht 21 größer zu wählen als die gewünschte Saatstrukturhöhe s, bis zu der das erste leitfähige Metall M1 abgeschieden wird, so dass es aufgrund des Höhenunterschieds zwischen den Kanälen und der Oberseite der entwickelten Lithographielackschicht 21 zu keiner Versiegelung kommt. Beispielsweise wird mittels Kathodenzerstäubung eine reine Wolframschicht 27 mit Wolfram als erstes leitfähiges Metall M1 mit einer Dicke s von beispielsweise 300nm in die Vorstruktur 25 gleichmäßig abgeschieden. Die Wolframschicht 27 kondensiert bzw. lagert sich in den Kanälen der Vorstruktur 25 ab.
Im Teilschritt PS6 kann die Vorstruktur 25 entfernt werden, so dass das abgeschiedene erste Metall M1 als Saatstruktur 27 ohne die Vorstruktur 25 bereitstellbar ist. Das Substrat 22 kann dafür mit der Vorstruktur 25 und der Wolframschicht 27 mit einem Lösungsmittel, wie z. B. NMP, ggf. unter Verwendung von Rühren oder Ultraschall behandelt werden. Dadurch löst sich die Vorstruktur 25. Die Wolframschicht 27 bleibt lediglich in den Bereichen zurück, in denen sie sich innerhalb der Vorstruktur 25 direkt auf dem Substrat 22 angelagert hat und bildet so die Saatstruktur 27.
Im Schritt des Galvanischen Abscheidens S2 wird dann auf die Saatstruktur 27 das zweite leitfähige Metall M2 selektiv abgeschieden, wodurch die Kollimatorwände 1 aufgebaut werden, bis die finale Wandhöhe h der Kollimatorwände 1 erreicht ist. Die finale Wandhöhe h kann beispielsweise 1mm oder 500µm aufweisen.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann das Substrat 22 außerdem vom Kollimatorelement 20 entfernt werden. Dies erfolgt beispielsweise nasschemisch z. B. mittels Flusssäure (HF). Die Flusssäure löst das Substrat 22 aus Siliziumdioxid, greift das Kollimatorelement 20 aus Wolfram jedoch nicht an.
In anderen Ausführungsvarianten kann das Substrat 22 auch ein Material umfassen, welches ausgebildet ist, eintreffende Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umzuwandeln und welches als Konvertermaterial einer Konvertereinheit 3 eines Röntgendetektors 4 eingesetzt werden kann. In diesem Fall ist ein Ablösen des Kollimatorelements 2 nicht notwendig.
In anderen Ausführungsvarianten kann das erste leitfähige Metall M1 beispielsweise ein anderes leitfähiges Metall sein als das zweite leitfähige Metall M2. Beispielsweise weist das erste leitfähige Metall M1 Kupfer auf und das zweite leitfähige Metall M2 Wolfram, bevorzugt möglichst reines Wolfram. Bevorzugt kann das erste leitfähige Metall M1 eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als das zweite leitfähige Metall M2.
Es sind auch Varianten vorstellbar, wobei die Vorstruktur 25 für das galvanische Abscheiden S2 erhalten wird und das galvanische Abscheiden ähnlich wie in einem breit bekannten LiGA-Fertigungsverfahren (LiGA: „Lithographie, Galvanik, Abformung“) unter Beibehaltung der Vorstruktur durchgeführt wird. Die Vorstruktur kann anschließend entfernt werden, oder aber sofern nur eine ausreichend geringe Absorption von Röntgenstrahlung durch eine geeignete Wahl des Materials für die Vorstruktur zu erwarten ist, am Kollimatorelement verbleiben.
3 zeigt ein Kollimatorelement 2 für einen Streustrahlenkollimator hergestellt mittels eines der zuvor beschriebenen Verfahren und einer Vielzahl an Kollimatorwänden 1 jeweils aufweisend eine Wandhöhe h in einer Draufsicht.
Das Kollimatorelement 2 ist vorliegend auf dem Substrat 22 angeordnet gezeigt und weist eine erste Anzahl von zueinander im Wesentlichen parallelen Kollimatorwänden 1 und eine zweite Anzahl von dazu senkrechten, untereinander im Wesentlichen parallelen Kollimatorwänden 1 auf. Die Kollimatorwände 1 weisen eine Wandstärke d von beispielsweise 20 µm auf und sind jeweils im Abstand einer Schachtbreite b von beispielsweise 200 µm angeordnet.
Das gitterförmige Kollimatorelement 2 weist dabei insgesamt als Material vorzugsweise Wolfram mit einer Volumendichte von mindestens 98%, bevorzugter mindestens 99%, auf. Das Kollimatorelement 2 ist insbesondere einteilig ausgebildet.
Zur Dosisoptimierung ist auch ein unterschiedliches Schachtverhältnis entlang unterschiedlicher Gitterrichtungen denkbar. Bei Anwendung des Kollimatorelements in einem Computertomographie-Gerät kann in Richtung entlang der Rotationsachse 43 eine geringere Abschirmwirkung nötig sein als entlang der Rotationsrichtung. Außerdem wäre es denkbar, dass man anstatt einem Gitter mit periodischem Schacht-Raster (= konstanter Pitch) ein variierendes Schacht-Raster herstellt. So könnten mögliche durch die periodische Geometrie auftretende Bildartefakte verhindert werden.
4 zeigt eine Röntgendetektorvorrichtung umfassend einen Röntgendetektor 4 in Stapelanordnung mit einem Streustrahlenkollimator aufweisend zumindest ein Kollimatorelement 2 in einer Schnittansicht. Das Kollimatorelement 2 ist dabei mittels eines zuvor beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Kollimatorelements 2 hergestellt.
Die Stapelrichtung und die Strahleneinfallsrichtung verlaufen in der gezeigten Darstellung im Wesentlichen parallel zueinander. Dar Streustrahlenkollimator ist in Richtung der Strahleneinfallsrichtung vor dem Röntgendetektor 4 für die Reduzierung von auf den Röntgendetektor 4 eintreffender Streustrahlung während der Belichtung der Röntgendetektorvorrichtung mit Röntgenstrahlung angeordnet. Die Wandhöhe h der Kollimatorwände 1 erstreckt sich von dem Röntgendetektor 4, bzw. der Konvertereinheit 3 des Röntgendetektors 4, weg in Richtung der einfallenden Röntgenstrahlung und damit insbesondere senkrecht zur flächig ausgebildeten Konvertereinheit 3. Jeweils zwischen den Kollimatorwänden 1 sind Kollimatorschächte mit einer Schachtbreite b ausgebildet, welche den Durchtritt von im Wesentlichen senkrecht zur flächig ausgebildeten Konvertereinheit 3 einfallender Röntgenstrahlung ermöglichen.
In dem gezeigten Beispiel schließt das Kollimatorelement direkt an die Konvertereinheit 3 an. Insbesondere kann die Konvertereinheit 3 direkt als Substrat 22 dienen, auf welchem die Saatstruktur 27 im Rahmen des zuvor beschriebenen Verfahrens bereitgestellt wird. Das Kollimatorelement 2 kann aber auch von einem anderweitigen Substrat 22 erst auf den Röntgendetektor 4 übertragen werden. Außerdem kann das Kollimatorelement 2 auch beabstandet von der Konvertereinheit 3 des Röntgendetektors 4 angeordnet sein.
Der Röntgendetektor 4 der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung kann einen direkt-konvertierender oder ein indirekt-konvertierender Röntgendetektor 4 umfassen.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Röntgendetektorvorrichtung insbesondere einen indirekt-konvertierenden Röntgendetektor 4 mit einem Konverterelement 3, ausgebildet eintreffende Röntgenstrahlung in optisches Licht umzuwandeln, und eine damit optisch gekoppelte Photodiodeneinheit 9 mit einer Mehrzahl an Photodioden, ausgebildet das auf sie treffende optische Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Als Konvertermaterial werden häufig Szintillatoren, beispielsweise GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO oder LuTAG, eingesetzt. Die erzeugten elektrischen Signale werden weiter über eine Auswerteeinheit 7 aufweisend elektronische Schaltkreise weiterverarbeitet, ausgelesen und anschließend an eine Recheneinheit weitergeleitet.
Der Röntgendetektor 4 kann insbesondere eine matrixartige Anordnung einer Vielzahl an Pixelelementen für eine ortsaufgelöste Vermessung der eintreffenden Röntgenstrahlung umfassen. Die matrixartige Anordnung wird durch eine matrixartige Anordnung der Photodioden in der Photodiodeneinheit 9 ausgebildet. Außerdem können in dem Konverterelement 3 zwischen den einem jeweiligen Pixelelement zugeordneten Bereichen der Konvertereinheit 3 sogenannte Septen 5 ausgebildet sein.
Häufig werden die Kollimatorwände eines Streustrahlenkollimators bevorzugt über diesen Septen angeordnet, welche keine für die Detektion von Röntgenstrahlung aktive Fläche darstellen, so dass eine unnötige Abschattung der aktiven Pixelfläche verhindert wird. Insbesondere werden die Septen teilweise sogar im Hinblick auf die Positionierung der Kollimatorwände größer ausgelegt als eigentlich notwendig. Aus einer solchen Anordnung folgen Schachtbreiten, welche zumindest einer Pixelbreite entsprechen, und damit verbunden relativ hohe Wandhöhen der Kollimatorwände im Bereich von 25mm oder 30mm, so dass eine hohe Anforderung an die Herstellung, an die Positionierung des Kollimatorelements und eine stets notwendige Abstimmung von Kollimatorelement und der Ausführungsvariante des Röntgendetektors erforderlich sind.
Bei Ausbildung des Kollimatorelements 2 mit geringen Wanddicken d der Kollimatorwänden 1, einer geringen Wandhöhe h und geringeren Schachtbreiten b kann diese Zuordnung jedoch aufgegeben werden, ohne dass dies starke Auswirkungen auf die Dosiseffizienz der Röntgendetektorvorrichtung nach sich zieht. Das heißt eine Positionierung von Kollimatorwänden 1 über der sensitiven Pixelfläche, wie in 4 dargestellt, kann in Kauf genommen werden. Neben Vorteilen in der Herstellung und hinsichtlich der Positionierungstoleranz führt dies außerdem zu einer einfachen Übertragbarkeit eines Kollimatordesigns auf unterschiedlich ausgebildete Röntgendetektoren.
Neben dem Kollimatorelement 2 kann der Streustrahlenkollimator noch weitere, hier nicht dargestellte Komponenten umfassen.
5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines medizinischen Bildgebungsgeräts 32 mit einer Detektionseinheit 36 umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Röntgendetektorvorrichtung, umfassend ein Röntgendetektor 4 und ein erfindungsgemäßen Streustrahlenkollimator mit einem Kollimatorelement 2, und einer Röntgenquelle 37 in Gegenüberstellung zur Detektionseinheit 36. Die Röntgenquelle ist ausgebildet, die Detektionseinheit 36, und damit den Röntgendetektor 4, entlang einer Röntgenstrahleneinfallsrichtung mit Röntgenstrahlung zu belichten. Das gezeigte medizinische Bildgebungsgerät 32 ist insbesondere als Computertomographie-System ausgebildet. Das Computertomographie-System beinhaltet eine Gantry 33 mit einem Rotor 35. Der Rotor 35 umfasst eine Röntgenquelle 37 und die Detektionseinheit 36. Der Rotor 35 ist um die Rotationsachse 43 drehbar. Das Untersuchungsobjekt 39, hier ein Patient, ist auf der Patientenliege 41 gelagert und ist entlang der Rotationsachse 43 durch die Gantry 33 bewegbar. Zur Steuerung des Computertomographie-Systems und zur Berechnung von Schnittbilder bzw. Volumenbildern des Objekts wird eine Recheneinheit 45 verwendet. Eine Eingabeeinrichtung 47 und eine Ausgabevorrichtung 49 sind mit der Rechnereinheit 45 verbunden. Der erfindungsgemäße Streustrahlenkollimator kann vorteilhaft eine effiziente Unterdrückung auftretender Streustrahlung ermöglichen, wenn die Röntgendetektorvorrichtung mittels der Röntgenquelle 37 mit Röntgenstrahlung belichtet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012206546 B4 [0007, 0020]
DE 102018215376 A1 [0008, 0020]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kollimatorelements (2) mit einer gitterförmigen Struktur für einen Streustrahlenkollimator aufweisend eine Vielzahl an Kollimatorwänden (1) mit einer Wandhöhe (h), umfassend die Schritte - Bereitstellen (S1) einer Saatstruktur (27) aufweisend eine Saatstrukturhöhe (s) umfassend ein erstes Metall (M1), welche die gitterförmige Struktur des Kollimatorelements (2) aufweist, - Galvanisches Abscheiden (S2) eines zweiten Metalls (M2) auf der Saatstruktur (27) und dadurch Aufbauen der Kollimatorwände bis zu einem Erreichen der Wandhöhe (h).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für das Bereitstellen (S1) der gitterförmigen Saatstruktur (27) eine Vorstruktur (25), welche eine Negativstruktur zu der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements (2) bildet, mittels eines lithographischen Verfahrens gebildet wird und wobei anschließend das erste Metall (M1) der Saatstruktur (27) in die Vorstruktur (25) mittels eines Verfahrens der physikalische Gasphasenabscheidung zumindest bis zu der Saatstrukturhöhe (s) abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bereitstellen der gitterförmigen Saatstruktur (27) umfasst - Bereitstellen (PS1) eines flächigen Substrats (22), - Aufbringen (PS2) einer Lithographielackschicht (21) auf das Substrat (22, 3), - Belichten (PS3) der Lithographielackschicht (21) in Belichtungsbereichen (25), die der gitterförmigen Struktur des Kollimatorelements (2) entsprechen, - Entwickeln (PS4) der Lithographielackschicht (21) und dadurch Bilden der Vorstruktur (25) als Negativstruktur zur gitterförmigen Struktur des Streustrahlenkollimators (2), - Abscheiden (PS5) des ersten Metalls (M1) in die Vorstruktur (25) mittels eines Verfahrens der physikalische Gasphasenabscheidung zumindest bis zu der Saatstrukturhöhe (s).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Metall (M1) und /oder zweite Metall (M2) Wolfram umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Metall (M1) eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das zweite Metall (M2).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Saatstruktur (27) eine Saatstrukturhöhe (s) von maximal 5µm umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gitterförmige Saatstruktur (1) Saatstrukturwände mit jeweils einer Wanddicke (d) von maximal 60µm aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gitterförmige Saatstruktur (1) Saatstrukturwände aufweist, welche um eine Schachtbreite (b) von höchstens 600 µm, bevorzugt höchstens 500 µm, besonders bevorzugt höchstens 200 µm beabstandet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für die Herstellung des Kollimatorelements (2) die Saatstruktur (27) auf einem flächigen Substrat (22) bereitgestellt wird, welches ein Material umfasst, welches ausgebildet ist, eintreffende Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umzuwandeln.
Gitterförmiges Kollimatorelement (2) für einen Streustrahlenkollimator hergestellt mittels eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Vielzahl an Kollimatorwänden (1) jeweils aufweisend eine Wandhöhe (h).
Gitterförmiges Kollimatorelement (2) nach Anspruch 10, wobei die Kollimatorwände (1) eine Wanddicke (d) von weniger als 60µm aufweisen.
Gitterförmiges Kollimatorelement (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die Kollimatorwände (1) um eine Schachtbreite (b) von höchstens 600 µm, bevorzugt höchstens 500 µm, besonders bevorzugt höchstens 200 µm beabstandet sind.
Gitterförmiges Kollimatorelement (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Kollimatorwände (1) eine finale Wandhöhe von maximal 8mm aufweisen.
Gitterförmiges Kollimatorelement (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Kollimatorwände (1) als Material Wolfram mit einer Volumendichte von mindestens 98% aufweisen.
Streustrahlenkollimator aufweisend ein gitterförmiges Kollimatorelement (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
Röntgendetektorvorrichtung umfassend einen Röntgendetektor (4) in Stapelanordnung mit zumindest einem Streustrahlenkollimator nach Anspruch 15.
Medizinisches Bildgebungsgerät (32) umfassend eine Detektionseinheit (36) umfassend zumindest eine Röntgendetektorvorrichtung nach Anspruch 16 und eine in Gegenüberstellung angeordnete Röntgenquelle (37), ausgebildet die Röntgendetektorvorrichtung mit Röntgenstrahlung zu belichten.