CN105989904B - 均匀壁厚的准直器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种均匀壁厚的准直器，包括由射线吸收材料制成的若干第一准直片和若干第二准直片以及允许射线通过且位于所述第一准直片和所述第二准直片之间的若干准直孔，所述第一准直片和所述第二准直片分别具有若干第一波纹结构和若干第二波纹结构，每一所述第一波纹结构具有二第一对准结构和多个第一棱壁结构，每一所述第二波纹结构具有二第二对准结构和多个第二棱壁结构，所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，所述第一、第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度。制作时加工形成所述第一和第二准直片，使所述第一、第二对准结构的厚度之和的等于所述第一棱壁结构的厚度，然后交错堆叠所述第一、第二准直片。

Description

均匀壁厚的准直器及其制造方法

技术领域

本发明涉及放射性核素成像技术领域，尤其涉及一种具有均匀壁厚的准直器及其制作方法。

背景技术

在放射性核素成像技术中，尤其是在CT(computed tomography,电子计算机断层扫描)和SPECT(single photon emission computed tomography,单光子发射计算机断层成像)技术中，准直器是必不可少的关键部件之一。准直器通常是由具有辐射吸收性能的材料制成，如铅、钨等，其上设有若干准直孔形成准直孔阵列，准直器的作用是阻挡不沿准直孔飞行的射线，允许沿与其上的准直孔飞行的射线通过，被广泛的用于核医疗设备中。

过去很多准直器常采用波纹板粘接技术制造，如申请日为1974年11月14日的美国专利US3937969和授权日为2008年9月3日的中国大陆专利CN03826552.4均提供了的一种采用波纹板粘接来制造准直器的技术。

所述波纹板是由具有辐射吸收性能的材料制成，具有若干波纹结构，每一所述波纹结构包括一波峰和一波谷，以及与所述波峰和所述波谷间隔设置的波棱，粘接时，相邻波纹板上的波峰与波峰对准，波谷与波谷对准，准直孔位于两相邻波纹板的波峰与波峰之间及波谷与波谷之间。该粘接方式由于粘接面积小，易导致粘接不稳定，使波纹板易脱落造成准直器结构崩散。

为了解决上述问题，中国大陆专利CN03826552.4提供了两种解决方案：

(1)在两片波纹板之间再放置一片平直板，将波纹板上的波峰或者波谷粘接在该平直板上，两相邻波纹板依然波峰与波峰对准，波谷与波谷对准，准直孔位于波峰与所述平直板之间以及位于波峰与所述平直板之间。通过增加所述平直板来增加粘接面积，确保了所述准直器的结构稳定。该技术中，围绕每一准直孔的壁由波纹板上的波峰或者波谷和若干波棱以及部分平直板组成，由于波峰或者波谷与部分平直板粘接，且波峰、波谷、波棱以及平直板的厚度基本相等，所以准直孔周围的壁厚不尽相等。

(2)粘接时，不同波纹板上的波峰与波谷对准，波谷与波峰对准，准直孔位于两相邻波纹板的波峰与波谷之间或者位于波谷与波峰之间。该粘接方式由于粘接面积为波峰所在的顶面面积或者波谷的顶面积，增大了粘接面积，确保了所述准直器的结构稳定。该技术中，围绕准直孔的壁由波纹板上的波峰、波谷以及若干波棱组成，由于波峰与另一波纹板上的波谷对准粘接，波谷与另一波纹板上的波峰对准粘接，且波峰、波谷以及波棱的厚度基本相等，所以准直孔周围的壁厚不尽相等。

采用波纹板粘接技术来制造准直器工艺简单，既可以手工制作，适用于小成本生产及实验等用途，也可以机械化甚至自动化生产，适用于大批量制造等。但是由于准直孔的壁厚不尽相等，导致准直器上的准直孔阵列在准直器上分布不均匀，进而导致准直器对射线的准直不均匀，影响准直器的准直效果。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的准直器及准直器的制作方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种准直孔壁厚均匀的准直器。

本发明的另一目的在于提供一种制作准直器的方法，使准直器的准直孔壁厚均匀。

为了实现上述目的，本发明提供一种均匀壁厚的准直器，可对照在检测器上的射线进行准直，包括由射线吸收材料制成的若干第一准直片和若干第二准直片，还包括允许射线通过的若干准直孔；所述第一准直片和所述第二准直片分别具有若干第一波纹结构和若干第二波纹结构，每一所述第一波纹结构具有相对设置的两个第一对准结构和与两个所述第一对准结构交错设置的多个第一棱壁结构，每一所述第二波纹结构具有相对设置的两个第二对准结构和与两个所述第二对准结构交错设置的多个第二棱壁结构，若干所述第一准直片与若干所述第二准直片交错堆叠，若干所述准直孔位于若干所述第一波纹结构与若干所述第二波纹结构之间，所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度。

进一步，所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度相等，且均为所述第一棱壁结构的厚度的1/2。

进一步，两个所述第一对准结构分别为第一波峰和第一波谷，两个所述第二对准结构分别为第二波峰和第二波谷，所述第一波峰和所述第一波谷分别与对应的所述第二波谷和第二波峰对准堆叠。且所述第一波峰和所述第一波谷均通过黏胶分别与对应的所述第二波谷和第二波峰对准粘接堆叠。所述波纹结构为梯形波纹或矩形波纹。

为了实现上述目的，本发明提供一种制作均匀壁厚的准直器的方法，包括以下步骤：

步骤一，初步加工由射线吸收材料制成的若干第一准直片和若干第二准直片，使所述第一准直片和所述第二准直片分别具有若干第一波纹结构和若干第二波纹结构，且每一所述第一波纹结构均具有相对设置的两个第一对准结构和与两个所述第一对准结构交错设置的多个第一棱壁结构，以及每一所述第二波纹结构均具有相对设置的两个第二对准结构和与两个所述第二对准结构交错设置的多个第二棱壁结构；

步骤二，进一步加工步骤一所述的第一准直片和第二准直片，使所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，且使所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度；

步骤三，若干所述第一准直片与若干所述第二准直片交错堆叠，使所述第一准直片上的若干所述第一对准结构与所述第二准直片上相应的所述第二对准结构对准，并使相应的所述第一波纹结构和所述第二波纹结构之间形成允许射线通过的若干准直孔。

进一步，步骤二中，所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度均被加工为所述第一棱壁结构的厚度的1/2。

进一步，两个所述第一对准结构分别为第一波峰和第一波谷，两个所述第二对准结构分别为第二波峰和第二波谷，步骤三中的对准堆叠方式为：所述第一波峰和所述第一波谷分别与对应的所述第二波谷和第二波峰对准堆叠。步骤二中通过模具冲压的方式进一步加工步骤一所述的第一准直片和第二准直片。

为了实现上述目的，本发明提供另一种制作均匀壁厚的准直器的方法，包括以下步骤：

步骤一，加工由射线吸收材料制成的若干第一准直片，使所述第一准直片具有若干第一波纹结构，且每一所述第一波纹结构均具有相对设置的两个第一对准结构和与两个所述第一对准结构交错设置的多个第一棱壁结构，并且使所述第一对准结构的厚度小于所述第一棱壁结构的厚度；

步骤二，加工由射线吸收材料制成的若干第二准直片，使所述第二准直片具有若干第二波纹结构，且每一所述第二波纹结构均具有相对设置的两个第二对准结构和与两个所述第二对准结构交错设置的多个第二棱壁结构，并且使所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，使所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度；

步骤三，将若干所述第一准直片与若干所述第二准直片交错堆叠，使所述第一准直片上的若干所述第一对准结构与所述第二准直片上相应的所述第二对准结构对准，并使相应的所述第一波纹结构和所述第二波纹结构之间形成允许射线通过的若干准直孔。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，所述第一对准结构的厚度与所述第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度或者所述第二棱壁结构的厚度，使任意两相邻准直孔之间的壁厚相等，从而确保所述准直器上的所述准直孔阵列在所述准直器上均匀分布，进而有利于所述准直器对射线进行均匀的准直，提高所述准直器的准直效果。

附图说明

图1为本发明所述均匀壁厚准直器的立体结构示意图；

图2为本发明制作所述均匀壁厚准直器的射线吸收材料的侧视示意图；

图3为本发明初步加工所述均匀壁厚准直器的第一准直片和第二准直片的工艺示意图；

图4为本发明初步加工后的第一准直片的俯视示意图；

图5为本发明初步加工后的第二准直片的俯视示意图；

图6为本发明进一步加工所述均匀壁厚准直器的第一准直片和第二准直片的工艺示意图；

图7为本发明进一步加工后的第一准直片的俯视示意图；

图8为本发明进一步加工后的第二准直片的俯视示意图；

图9为本发明一第一准直片和一第二准直片对准堆叠的俯视示意图；

图10为本发明多个第一准直片和多个第二准直片交错对准堆叠的俯视示意图。

具体实施方式

为便于更好的理解本发明的目的、技术特征及其功效，现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的阐释。

本发明提供的一种均匀壁厚的准直器可用于对照在检测器上的射线进行准直，通过吸收不沿准直孔飞行的射线(即散射射线)来提高SPECT(或者CT)图像的分辨率，如图1至图10，所述准直器100包括若干第一准直片10和若干第二准直片20，以及位于所述第一准直片10和所述第二准直片20之间的若干准直孔5。所述第一准直片10和所述第二准直片20均由具有射线吸收材料1制成，如铅、钨或者铅和钨的合金等。

如图7所示，每一所述第一准直片10具有若干第一波纹结构，所述第一波纹结构为梯形波纹或者矩形波纹等适宜波形，本实施例优选所述波纹结构为梯形波纹。每一所述第一波纹结构均具有相对设置的两个第一对准结构12，以及与所述第一对准结构12交错设置的多个第一棱壁结构11，两个所述第一对准结构12分别为所述第一波纹结构的第一波峰和第一波谷，多个所述第一棱壁结构11与对应的所述第一波峰和所述第一波谷连接。

如图7所示，所述第一对准结构12的厚度为X1，所述第一波棱结构11的厚度为X2，X1小于X2，即所述第一对准结构12的厚度小于所述第一波棱结构11的厚度，优选X1＝X2/2，本发明中，X1＝0.2mm,X2＝0.4mm。

如图8所示，每一所述第二准直片20具有若干第二波纹结构，所述第二波纹结构为梯形波纹或者矩形波纹等适宜波形，本实施例优选所述波纹结构为梯形波纹。每一所述第二波纹结构均具有相对设置的两个第二对准结构22，以及与所述第二对准结构22交错设置的多个第二棱壁结构21，两个所述第二对准结构22分别为所述第二波纹结构的第二波峰和第二波谷，多个所述第二棱壁结构21与对应的所述第二波峰和所述第二波谷连接。

如图8所示，所述第二对准结构22的厚度为Y1，所述第二波棱结构21的厚度为Y2，Y1小于Y2，即所述第二对准结构22的厚度小于所述第二波棱结构21的厚度，优选Y1＝Y2/2。所述第一棱壁结构11的厚度X2等于所述第二棱壁结构21的厚度Y2，本发明中，Y1＝0.2mm,Y2＝0.4mm。

如图9和图10所示，将若干所述第一准直片10和若干所述第耳准直片20堆叠成所述准直器100时，一所述第一准直片10上的所述第一波峰和所述第一波谷分别与所述第二准直片20上的所述第二波谷和所述第二波峰对准堆叠，并通过黏胶(如环氧树脂)粘接固定在一起，其粘接面积为所述第一、第二波峰的顶端面积或者所述第一、第二波谷的底端面积(本发明所述的对准是一所述对准结构的中轴线与相应的另一所述对准结构的中轴线重合，所述对准结构的所述中轴线垂直于所述对准结构)。相应的所述第二波峰和所述第一波谷对准堆叠后的总厚度为X3，X3＝X1+Y1＝X2＝Y2。所述准直孔5位于所述第一准直片10和所述第二准直片20上对应的所述第一波纹结构和所述第二波纹结构之间的空隙中：一所述第一对准结构12和一相应的所述第二对准结构22以及二相应的所述第一棱壁结构11和二相应的所述第二棱壁结构21围组成一准直孔5，所述准直孔5的孔壁除二所述第一棱壁结构11和二所述第二棱壁结构21之外，还具有相对设置的均由所述第一对准结构12和所述第二对准结构22对准堆叠组成的二孔壁。由于X3＝X1+Y1＝X2＝Y2，任意两相邻准直孔5之间的孔壁厚度相等。

本实施例所述的准直器100的制造方法：

步骤一，初步制作所述第一准直片10，如2和图3所示，将所述射线吸收材料1放入能相互啮合的齿轮21、22之间，将所述射线吸收材料1初步加工成如图4所示的毛坯第一准直片10，使所述第一准直片10具有若干第一波纹结构，且每一所述第一波纹结构均具有相对设置的两个第一对准结构12和与两个所述第一对准结构12交错设置的多个第一棱壁结构11。初步加工时，由于射线吸收材料1受力比较均匀，导致所述第一对准结构12的厚度X1大致等于或者等于所述第一波棱结构11的厚度X2。

然后初步制作所述第二准直片20，如2和图3所示，将所述射线吸收材料1放入能相互啮合的齿轮21、22之间，将所述射线吸收材料1初步加工成如图5所示的毛坯第二准直片20，使所述第二准直片20具有第二波纹结构，且每一所述第二波纹结构均具有相对设置的两个第二对准结构22和与两个所述第二对准结构22交错设置的多个第二棱壁结构21。初步加工时，由于射线吸收材料1受力比较均匀，导致所述第一第二对准结构22的厚度Y1大致等于或者等于所述第二波棱结构21的厚度Y2。

步骤二，进一步加工所述第一准直片10，如图6所示，将步骤一中经过初步加工的所述第一准直片10放入冲压模具内的上模31和下模32之间，所述上模31具有若干凸齿，所述下模32具有若干凹槽，若干所述凹槽与若干所述凸齿一一对应。冲压所述第一准直片10的若干所述第一对准结构12，由于沿所述第一棱壁结构11的存在，所述第一对准结构12会向平行于所述准直孔5延伸的方向发生延展使所述第一对准结构12变薄。冲压时，所述第一棱壁结构11的厚度基本上保持不变，或者所述第一棱壁结构11的变薄量小于所述第一对准结构12的变薄量。如图7所示，进一步加工后，所述第一对准结构12的厚度X1小于所述第一棱壁结构11的厚度X2，即X1＜X2。

进一步加工所述第二准直片20，进一步加工所述准直片20的方式与进一步加工所述第一准直片的方式相同。如图8所示，进一步加工后，所述第二对准结构22的厚度Y1小于所述第二棱壁结构21的厚度Y2，即Y1＜Y2。

为了实现围设在所述准直孔5周围的孔壁壁厚相等，所述第一准直片10和所述第二准直片20被进一步加工后，所述第一棱壁结构11的厚度X2等于所述第二棱壁结构21的厚度Y2，所述第一对准结构12的厚度X1与所述第二对准结构的厚度Y1之和X3等于所述第一棱壁结构11的厚度X2(或者等于所述第二棱壁结构21的厚度Y2)，即：X2＝Y2，X3＝X1+Y1＝X2＝Y2，本发明中，X1＝0.2mm,X2＝0.4mm，Y1＝0.2mm,Y2＝0.4mm。

当然还可以采用其它设备或者方法进一步加工经过初步加工的所述第一准直片10和所述第二准直片20，使进一步加工后，所述第一对准结构12的厚度X1等于所述第一棱壁结构11的厚度X2的1/2，即X1＝X2/2，使所述第二对准结构22的厚度Y1等于所述第二棱壁结构21的厚度Y2的1/2，即Y1＝Y2/2。

然后通过切割或者打磨等方式去掉进一步加工时所述第一对准结构12由于变薄延展时凸出所述第一棱壁结构11的多余部分，以及去掉进一步加工时所述第二对准结构22由于变薄延展时凸出所述第二棱壁结构21的多余部分。

步骤三，如图9和图10所示，将一所述第一准直片10上的所述第一对准结构12与一所述第二准直片20上相应的所述第二对准结构22对准堆叠，即将一所述第一准直片10上的所述第一波峰和所述第一波谷分别与一所述第二准直片20上的所述第二波谷和所述第二波峰对准堆叠，并通过黏胶(如环氧树脂)粘接固定在一起，并使相应的所述第一波纹结构和所述第二波纹结构之间形成允许射线通过的若干准直孔5。

堆叠完所述若干第一准直片10和所述第二准直片20之后便形成了如图1所示的准直器100结构。

本实施例还提供另一种制作所述的准直器100的方法：

步骤一，如图7，加工由射线吸收材1制成的若干第一准直片10，使所述第一准直片10具有若干第一波纹结构，且每一所述第一波纹结构均具有相对设置的两个第一对准结构12和与两个所述第一对准结构12交错设置的多个第一棱壁结构11，并且使所述第一对准结构12的厚度X1小于所述第一棱壁结构11的厚度X2。

步骤二，如图8，加工由射线吸收材料1制成的若干第二准直片20，使所述第二准直片20具有若干第二波纹结构，且每一所述第二波纹结构均具有相对设置的两个第二对准结构22和与两个所述第二对准结构22交错设置的多个第二棱壁结构21，并且使所述第二棱壁结构21的厚度Y2等于所述第一棱壁结构11的厚度X2，使所述第一对准结构12与所述第二对准结构22的厚度之和X3等于所述第一棱壁结构11的厚度X2，即X3＝X1+Y1＝X2。

步骤三，如图9和图10，将若干所述第一准直片10与若干所述第二准直片20交错堆叠，使所述第一准直片10上的若干所述第一对准结构12与所述第二准直片20上相应的所述第二对准结构22对准，并使相应的所述第一波纹结构和所述第二波纹结构之间形成允许射线通过的若干准直孔5。

堆叠完所述若干第一准直片10和所述第二准直片20之后便形成了如图1所示的准直器100结构。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

所述第一棱壁结构11的厚度X2等于所述第二棱壁结构21的厚度Y2，所述第一对准结构12的厚度X1与所述第二对准结构22的厚度Y2之和X3等于所述第一棱壁结构11的厚度X1或者所述第二棱壁结构21的厚度Y1，使任意两相邻准直孔5之间的壁厚相等，从而确保所述准直器100上的所述准直孔5阵列在所述准直器100上均匀分布，进而有利于所述准直器100对射线进行均匀的准直，提高所述准直器100的准直效果。

上述说明是针对本发明较佳的实施例的详细说明，但上述实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡在本发明所揭示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均属于本发明所涵盖的专利范围。

Claims (10)

1.一种均匀壁厚的准直器，可对照在检测器上的射线进行准直，其特征在于：包括由射线吸收材料制成的若干第一准直片和若干第二准直片，还包括允许射线通过的若干准直孔；所述第一准直片和所述第二准直片分别具有若干第一波纹结构和若干第二波纹结构，每一所述第一波纹结构具有相对设置的两个第一对准结构和与两个所述第一对准结构交错设置的多个第一棱壁结构，每一所述第二波纹结构具有相对设置的两个第二对准结构和与两个所述第二对准结构交错设置的多个第二棱壁结构，若干所述第一准直片与若干所述第二准直片交错堆叠，若干所述准直孔位于若干所述第一波纹结构与若干所述第二波纹结构之间，所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度。

2.根据权利要求1所述的均匀壁厚的准直器，其特征在于：所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度相等，且均为所述第一棱壁结构的厚度的1/2。

3.根据权利要求1所述的均匀壁厚的准直器，其特征在于：两个所述第一对准结构分别为第一波峰和第一波谷，两个所述第二对准结构分别为第二波峰和第二波谷，所述第一波峰和所述第一波谷分别与对应的所述第二波谷和第二波峰对准堆叠。

4.根据权利要求3所述的均匀壁厚的准直器，其特征在于：所述第一波峰和所述第一波谷均通过黏胶分别与对应的所述第二波谷和第二波峰对准粘接堆叠。

5.根据权利要求1所述的均匀壁厚的准直器，其特征在于：所述波纹结构为梯形波纹或矩形波纹。

6.一种制作均匀壁厚的准直器的方法，包括以下步骤：

步骤一，初步加工由射线吸收材料制成的若干第一准直片和若干第二准直片，将所述射线吸收材料放入能相互啮合的齿轮之间，使所述第一准直片和所述第二准直片分别具有若干第一波纹结构和若干第二波纹结构，且每一所述第一波纹结构均具有相对设置的两个第一对准结构和与两个所述第一对准结构交错设置的多个第一棱壁结构，以及每一所述第二波纹结构均具有相对设置的两个第二对准结构和与两个所述第二对准结构交错设置的多个第二棱壁结构；

步骤二，进一步加工步骤一所述的第一准直片和第二准直片，将经过所述步骤一 初步加工后的所述第一准直片和第二准直片放入冲压模具内的上模和下模之间，所述上模具有若干凸齿，所述下模具有若干凹槽，若干所述凹槽与若干所述凸齿一一对应，使所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，且使所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度；

步骤三，若干所述第一准直片与若干所述第二准直片交错堆叠，使所述第一准直片上的若干所述第一对准结构与所述第二准直片上相应的所述第二对准结构对准，并使相应的所述第一波纹结构和所述第二波纹结构之间形成允许射线通过的若干准直孔。

7.根据权利要求6所述的制作均匀壁厚的准直器的方法，其特征在于：步骤二中，所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度均被加工为所述第一棱壁结构的厚度的1/2。

8.根据权利要求6所述的制作均匀壁厚的准直器的方法，其特征在于：两个所述第一对准结构分别为第一波峰和第一波谷，两个所述第二对准结构分别为第二波峰和第二波谷，步骤三中的对准堆叠方式为：所述第一波峰和所述第一波谷分别与对应的所述第二波谷和第二波峰对准堆叠。

9.根据权利要求6所述的制作均匀壁厚的准直器的方法，其特征在于：步骤二中通过模具冲压的方式进一步加工步骤一所述的第一准直片和第二准直片。

10.一种制作均匀壁厚的准直器的方法，包括以下步骤：

步骤一，加工由射线吸收材料制成的若干第一准直片，使所述第一准直片具有若干第一波纹结构，且每一所述第一波纹结构均具有相对设置的两个第一对准结构和与两个所述第一对准结构交错设置的多个第一棱壁结构，并且使所述第一对准结构的厚度小于所述第一棱壁结构的厚度；

步骤二，加工由射线吸收材料制成的若干第二准直片，使所述第二准直片具有若干第二波纹结构，且每一所述第二波纹结构均具有相对设置的两个第二对准结构和与两个所述第二对准结构交错设置的多个第二棱壁结构，并且使所述第一棱壁结构的厚度等于所述第二棱壁结构的厚度，使所述第一对准结构与所述第二对准结构的厚度之和等于所述第一棱壁结构的厚度；

步骤三，将若干所述第一准直片与若干所述第二准直片交错堆叠，使所述第一准直片上的若干所述第一对准结构与所述第二准直片上相应的所述第二对准结构对准，并使相应的所述第一波纹结构和所述第二波纹结构之间形成允许射线通过的若干准直孔。