DE102013211272A1 - Method for producing an aperture for X-radiation and aperture for X-radiation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (A, B, C, D) zur Herstellung einer Blende (2) für Röntgenstrahlung, insbesondere für einen Computertomographen, mit mehreren Blendenöffnungen (4), wobei zunächst ein Blenden-Grünkörper mit Blendenöffnungen (4) gefertigt wird (A, B).The invention relates to a method (A, B, C, D) for producing an aperture (2) for X-rays, in particular for a computer tomograph, with a plurality of aperture openings (4), with a green aperture body with aperture openings (4) first being produced ( A, B).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blende für Röntgenstrahlung, insbesondere für einen Computertomographen, mit mehreren Blendenöffnungen sowie eine entsprechende Blende. The invention relates to a method for producing a diaphragm for X-ray radiation, in particular for a computer tomograph, with a plurality of diaphragm openings and a corresponding diaphragm.
Bei Computertomographen wird für bestimmte, hochauflösende Aufnahme-Modi eine zusätzliche, meist kammartige Blende zwischen Röntgenröhre und Röntgendetektor eingefahren. Dabei wird die Blende derart vor dem Röntgendetektor positioniert, dass mittels der Blende die Apertur für die einzelnen Pixel des Röntgendetektors vorgegeben wird. Dementsprechend wird, im Falle von pixelartigen Blendenöffnungen in der Blende, vor jedem Pixel oder, im Falle von schlitzartigen Blendenöffnungen in der Blende, vor jeder Pixelreihe ein bestimmter Bereich der aktiven Fläche abgedeckt, so dass ein Teil der Röntgenstrahlung die Pixel nicht mehr erreicht und somit nicht zum Messsignal beiträgt. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise vorwiegend Streustrahlung ausblenden, wodurch die Bildqualität erhöht wird. In computer tomographs, an additional, usually comb-like aperture between x-ray tube and x-ray detector is retracted for certain, high-resolution recording modes. In this case, the diaphragm is positioned in front of the X-ray detector such that the aperture for the individual pixels of the X-ray detector is predetermined by means of the diaphragm. Accordingly, in the case of pixel-like apertures in the aperture, in front of each pixel or, in the case of slit apertures in the aperture, before each pixel row, a certain area of the active area is covered, so that part of the X-radiation no longer reaches the pixels and thus does not contribute to the measurement signal. In this way, for example, predominantly scattered radiation can be faded out, whereby the image quality is increased.
Die Blende ist dabei aus einem röntgenstrahlungsabsorbierenden Material, wie beispielsweise Wolfram, gefertigt, wobei bei der Fertigung zunächst ein Blech als Rohling herstellt wird, in welches dann nachträglich pixelartige Löcher für die Pixel oder Schlitze für die Pixelreihen als Blendenöffnungen eingearbeitet werden. The diaphragm is made of an X-ray absorbing material, such as tungsten, manufactured in the production of a first sheet is produced as a blank, in which then subsequently pixel-like holes for the pixels or slots for the pixel rows are incorporated as apertures.
Die entsprechende Einarbeitung erfolgt hierbei typischerweise mittels Drahterodieren, wobei zunächst, wie bei diesem Verfahren üblich und notwendig, für jedes Loch bzw. für jeden Schlitz eine Startbohrung in das Blech eingebracht wird. The corresponding incorporation is typically carried out by means of wire erosion, wherein first, as is usual and necessary in this method, a starting bore is introduced into the sheet for each hole or for each slot.
Nachteilig ist hierbei unter anderem, dass dieser Herstellungsprozess recht zeitaufwändig ist. Zudem ist der Herstellungsprozess kostenintensiv, unter anderem auch, da bei einer gleichzeitigen Nachbearbeitung mehrerer Rohlinge, also bei der Einarbeitung der Löcher bzw. der Schlitze in einen Stapel aus Blechen, bei einem Fehler der gesamte Stapel betroffen ist, so dass hierdurch erhebliche Verwurfskosten entstehen. The disadvantage here, inter alia, that this manufacturing process is quite time consuming. In addition, the manufacturing process is costly, among other things, as in a simultaneous post-processing of multiple blanks, ie when incorporating the holes or slots in a stack of sheets, in an error the entire stack is affected, thereby incurring considerable Verwurfskosten.
Darüber hinaus entstehen typischerweise durch das Einbringen der Startbohrungen an einigen Stellen sehr dünne Wandungen, die im Handlingprozess dazu führen, dass die Blenden in diesen Bereichen sehr leicht brechen und dann ebenfalls verworfen werden müssen. Zudem lassen sich nicht beliebig kleine Startlöcher durch Bohren in die Rohlinge einbringen, so dass hierdurch die Größe und die Dichte der Blendenöffnungen, die mit diesem Verfahren realisierbar sind, limitiert werden. In addition, typically caused by the introduction of the starting holes in some places very thin walls that cause in the handling process that the panels in these areas break very easily and then also must be discarded. In addition, it is not possible to introduce arbitrarily small starting holes by drilling into the blanks, so that in this way the size and the density of the apertures that can be realized with this method are limited.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Blende für Röntgenstrahlung sowie eine vorteilhafte Blende für Röntgenstrahlung anzugeben. Proceeding from this, the present invention seeks to provide an advantageous method for producing a diaphragm for X-radiation and an advantageous diaphragm for X-radiation.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung. Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Blende mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. With regard to the method, the object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1. The dependent claims include in part advantageous and in part self-inventive developments of this invention. With respect to the device, the object is achieved by a diaphragm with the features of claim 13.
Das Verfahren dient zur Herstellung einer Blende mit mehreren Blendenöffnungen, wobei die Blende als Blende für Röntgenstrahlung ausgebildet ist, die bevorzugt in einem Computertomographen zum Einsatz kommt. Gemäß dem Verfahren wird dabei zunächst ein Blenden-Grünkörper mit Blendenöffnungen gefertigt, der bevorzugt in einem nachfolgenden Sinterprozess gehärtet wird. The method is used to produce a diaphragm with a plurality of diaphragm openings, wherein the diaphragm is designed as a diaphragm for X-radiation, which is preferably used in a computer tomograph. According to the method, an aperture green body with apertures is first produced, which is preferably cured in a subsequent sintering process.
Im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Herstellungsverfahren wird also kein Rohling gefertigt, in welchen nachträglich die Blendenöffnungen eingearbeitet werden, stattdessen kommt ein Fertigungsverfahren zum Einsatz, bei dem der Blenden-Grünkörper bereits die Blendenöffnungen aufweist. Das hier vorgestellte Herstellungsverfahren kommt somit insbesondere auch ohne Startbohrungen aus, so dass die damit verbundenen und eingangs beschriebenen Nachteile, wie erhöhtes Bruchrisiko und zusätzliche Begrenzung der realisierbaren Maße der Strukturen, vermieden werden. Zudem wird durch die Vermeidung einer nachträglichen, subtraktiven Bearbeitung auch der damit verbundene Materialverlust vermieden, da an den entsprechenden Stellen von Beginn an Materialaussparungen vorgesehen werden. In contrast to the manufacturing method described above so no blank is made in which subsequently the apertures are incorporated, instead, a manufacturing process is used, in which the aperture green body already has the apertures. The production method presented here thus comes out in particular without starting bores, so that the associated disadvantages described at the outset, such as increased risk of breakage and additional limitation of the feasible dimensions of the structures, are avoided. In addition, by avoiding a subsequent, subtractive processing and the associated loss of material is avoided, since material recesses are provided at the appropriate places from the beginning.
Die Blendenöffnungen des Blenden-Grünkörpers sind dabei streng genommen nicht immer identisch mit den Blendenöffnungen der Blende, da sich der Blenden-Grünkörper und somit auch die Blendenöffnungen des Blenden-Grünkörpers im Zuge einer Nachbehandlung, sofern eine solche wie bevorzugt vorgesehen ist, noch Verformen können. Wird beispielsweise der Blenden- Grünkörper wie bevorzugt einem Sinterprozess unterzogen, so ist typischerweise davon auszugehen, dass der Blenden-Grünkörper während des Sinterprozesses geringfügig schrumpft, wodurch sich auch die Größe und die Form der Blendenöffnungen leicht verändert. Strictly speaking, the apertures of the diaphragm green body are not always identical to the diaphragm apertures, since the diaphragm green body and thus also the diaphragm openings of the diaphragm green body can still be deformed in the course of a subsequent treatment, if such is provided as preferred , If, for example, the panel green body is subjected to a sintering process as is preferred, it is typically to be assumed that the panel green body shrinks slightly during the sintering process, as a result of which the size and the shape of the panel openings also change slightly.
Die Herstellung des Blenden-Grünkörpers wiederum erfolgt vorzugsweise mittels eines Siebdruckverfahrens, wobei in vorteilhafter Weiterbildung durch eine Überlagerung oder eine Übereinanderschichtung mehrerer Siebdruckschichten ein dreidimensionales Siebdruckverfahren zur Herstellung des Blenden- Grünkörpers realisiert wird. Die einzelnen Siebdruckschichten weisen dabei typischerweise eine Schicht-Stärke von etwa 10 bis 20 µm auf, so dass durch eine Überlagerung von 50 bis 100 Siebdruckschichten ein Blenden-Grünkörper mit einer Stärke von etwa 1 mm hergestellt wird. Mit Hilfe eines derartigen Siebdruckverfahrens lassen sich Blenden-Grünkörper mit relativ geringem technischem Aufwand herstellen und es lassen sich relativ kurze Fertigungsprozesszeiten für diesen Verfahrensschritt bei der Herstellung von Blenden realisieren. The production of the diaphragm green body, in turn, preferably takes place by means of a screen printing process, wherein in an advantageous development by an overlay or a Layering of several screen printing layers a three-dimensional screen printing method for producing the diaphragm green body is realized. The individual screen printing layers typically have a layer thickness of about 10 to 20 .mu.m, so that an aperture green body having a thickness of about 1 mm is produced by superposition of 50 to 100 screen printing layers. With the aid of such a screen printing process, it is possible to produce diaphragm green bodies with relatively little technical effort and relatively short production process times for this process step in the production of diaphragms can be realized.
Dabei ist es vorteilhaft, für das Siebdruckverfahren eine Suspension aus einem röntgenabsorbierenden Pulver und einem Binder zu nutzen, die dann im Rahmen des Siebdruckverfahrens quasi als Druckfarbe zum Einsatz kommt. Bevorzugt wird hierbei als röntgenabsorbierendes Pulver ein Wolfram-, ein Molybdän-, ein Tantal- oder ein Kupfer-Pulver verwendet. Diese Materialien haben sich als besonders zweckdienlich erwiesen. It is advantageous to use a suspension of an X-ray absorbing powder and a binder for the screen printing process, which is then used as an ink in the process of screen printing. A tungsten, a molybdenum, a tantalum or a copper powder is preferably used as the x-ray absorbing powder. These materials have proven to be particularly useful.
Je nach Anwendungszweck ist es desweiteren zweckmäßig, mittels des Siebdruckverfahrens einen planen Blenden-Grünkörper herzustellen und den planen Blenden-Grünkörper nachfolgend zu verformen oder umzuformen, insbesondere zu einem Blenden- Grünkörper in Form einer Zylindermantelteilfläche. Entsprechend umgeformte Blenden-Grünkörper werden bevorzugt nachfolgend in einem Sinterprozess gehärtet, wobei die zylindermantelartige Form im Wesentlichen beibehalten wird, so dass schlussendlich auch die fertige Blende die Form einer Zylindermantelteilfläche aufweist. Derartige Blenden kommen vielfach im Computertomographen zum Einsatz, wobei die Blendenform an die Form des Röntgendetektors angepasst ist. Depending on the application purpose, it is furthermore expedient to produce a flat diaphragm green body by means of the screen printing method and subsequently to deform or reshape the planar diaphragm green body, in particular to form a diaphragm green body in the form of a cylinder jacket partial surface. Correspondingly shaped diaphragm green bodies are preferably subsequently hardened in a sintering process, wherein the cylinder jacket-like shape is substantially retained, so that ultimately the finished diaphragm also has the shape of a cylinder jacket partial surface. Such diaphragms are often used in computed tomography, wherein the diaphragm shape is adapted to the shape of the X-ray detector.
Für das Siebdruckverfahren wird weiter vorteilhafterweise ein Sieb genutzt, welches zur parallelen Fertigung mehrerer Blenden-Grünkörper ausgebildet ist und welches hierfür bevorzugt eine nutzbare Druckfläche zwischen 40 cm × 40 cm und 60 cm × 60 cm aufweist. Auf diese Weise lässt sich der durchschnittliche Herstellungszeitaufwand und der durchschnittliche Kostenaufwand für eine Blende weiter reduzieren. Dabei wirken sich Sieb- oder Druckfehler nur auf einzelne Blenden-Grünkörper aus und nicht auf die komplette Charge, so dass die durchschnittlichen Verwurfskosten bei diesem Herstellungsverfahren überschaubar bleiben. For the screen printing method, a screen is also advantageously used which is designed for the parallel production of a plurality of screen green bodies and which preferably has a usable printing area between 40 cm × 40 cm and 60 cm × 60 cm for this purpose. In this way, the average production time and the average cost for a panel can be further reduced. In this case, screen or printing errors only affect individual panel green bodies and not on the complete batch, so that the average Verwurfskosten remain manageable in this manufacturing process.
Dabei wird des Weiteren für das gesamte Siebdruckverfahren bevorzugt genau ein Sieb genutzt, sofern für die Kontur der Blendenöffnung keine Variation mit der Aufbauhöhe vorgesehen ist. Das heißt, dass in diesem Fall im Prinzip identische Siebdruckschichten übereinander gestapelt oder vielmehr geschichtet werden, wobei für das Auftragen einer jeden Siebdruckschicht ein und dasselbe Sieb genutzt wird. Auch ist in diesem Fall kein Versatz zwischen den einzelnen Siebdruckschichten vorgesehen, so dass das Sieb für den schichtweisen Aufbau des Blenden-Grünkörpers, wenn überhaupt, lediglich linear in einer Richtung verschoben werden muss. Furthermore, exactly one screen is preferably used for the entire screen printing method, provided that no variation with the construction height is provided for the contour of the aperture opening. That is, in this case, in principle, identical screen printing layers are stacked or layered, using one and the same screen for applying each screen printing layer. Also, no offset between the individual screen printing layers is provided in this case, so that the screen for the layered structure of the diaphragm green body, if any, only has to be displaced linearly in one direction.
Mittels des Siebdruckverfahrens werden dabei Strukturen mit einer Genauigkeit von +/–20 µm realisiert und es lassen sich Strukturen mit einer minimalen Strukturgröße von bis zu 50 µm realisieren. Das heißt, dass beispielsweise im Falle von schlitzartigen Blendenöffnungen die Schlitze und/oder die dazwischen liegenden Stege, welche die Schlitze voneinander trennen, eine minimale Breite von 50 µm +/–20 µm aufweisen können. By means of the screen printing process, structures with an accuracy of +/- 20 μm are realized and structures with a minimum structure size of up to 50 μm can be realized. This means that, for example, in the case of slot-like apertures, the slots and / or the intermediate webs, which separate the slots from each other, may have a minimum width of 50 microns +/- 20 microns.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. Show:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Das nachfolgend exemplarisch beschriebene Verfahren dient zur Herstellung einer Blende
Dabei wird im Rahmen des Verfahrens zunächst ein Blenden- Grünkörper mit Blendenöffnungen
Bei der Herstellung von Blenden-Grünkörpern mittels des Siebdruckverfahrens wird dann in einem Verfahrensschritt A als eine Suspension aus einem Wolframpulver und einem Binder als Siebdruckfarbe auf die Siebform
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt C werden die Blenden-Grünkörper umgeformt bis diese die Form einer Zylindermantelteilfläche aufweisen. Die Umformung erfolgt dabei bevorzugt durch Biegeumformung. In a subsequent method step C, the diaphragm green bodies are reshaped until they have the shape of a cylinder jacket partial surface. The deformation is preferably carried out by bending.
In einem Verfahrensschritt D schließlich erfolgt die Fertigstellung der Blenden
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.
Claims (13)
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