CN108324299A - 具有非晶态材料的散射辐射栅格及非晶态材料的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有非晶态材料的散射辐射栅格及非晶态材料在散射辐射栅格中的用途。散射辐射栅格具有X射线辐射可透过和吸收X射线辐射的交替布置的层(1、2)，其中吸收X射线辐射的层(2)由非晶态材料形成。本发明还公开了非晶态金属的用途，用于散射辐射栅格的吸收X射线辐射的层(2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于X射线成像的散射辐射栅格(缩写为：栅格)和非晶态金属在散射辐射栅格中的用途。
背景技术
X射线成像技术对X射线记录的图像质量要求很高。对于这种类型的记录，特别是对于在医学X射线诊断中执行的这种类型的记录，待检查对象被X射线辐射辐照，X射线辐射来自实际上呈点状的X射线源。X射线辐射在与X射线源相对的对象的一侧上的衰减分布在二维中被捕获。例如在计算机断层摄影系统中，被对象衰减的X射线辐射也可以被逐行捕获。
除了X射线膜检测器和气体检测器之外，平板检测器正在越来越多地用作X射线检测器，并且通常具有光电半导体部件的矩阵形布置，作为光电接收器。X射线记录的每个像素在理想情况下应当与X射线辐射穿过对象的衰减相对应，所述对象位于从点状X射线源到对应于该像素的检测器表面一个直线轴上。在该轴上从点状X射线源沿直线撞击X射线检测器的X射线被称为主射线。
然而，从X射线源发射的X射线辐射由于不可避免的相互作用而在对象中散射，使得除了主射线以外散射射线也撞击到检测器。这些散射射线表示噪声源，并且使得对比度上的细微差别更难以识别，这些散射射线随着对象特性而变化，可以导致诊断图像中X射线检测器的整个信号调制的90％以上。
因此为了减少散射辐射撞击检测器的比例，在对象和检测器之间插入所谓的散射辐射栅格。散射辐射栅格包含规则布置的、吸收X射线辐射的结构，在这些结构之间形成通道或通槽，使主辐射以尽可能少的衰减通过。在聚焦散射辐射栅格的情况下，这些通道或通槽根据与点状X射线源的距离(即与X射线管的焦点的距离)朝着焦点对齐。在不聚焦散射辐射栅格的情况下，通道或通槽垂直于散射辐射栅格的表面横贯散射辐射栅格的整个表面对齐。然而，这导致在图像记录的边缘处的主辐射的显著损失，因为在这些点处，入射的主辐射的更大部分撞击到散射辐射栅格的吸收区域。
为了获得最佳的图像质量，对X射线散射辐射栅格的特性要求非常高。一方面，散射射线应该被吸收得尽可能多，另一方面，主辐射尽可能高的比例应当不衰减地通过散射辐射栅格。散射辐射击检测器表面的比例的减小尤其可以通过使用散射辐射栅格的高度与通道或通槽的厚度或直径的大比例来实现，即，使用高的栅格比，也被称为纵横比。
存在各种技术和对应实施例来生产用于X射线辐射的散射辐射栅格。因此，例如公开文献DE 102 41 424A1描述了散射辐射栅格的各种生产方法和实施例。例如，已知由铅带和纸带构成的层状散射辐射栅格。铅带用于吸收二次辐射，而布置在铅带之间的纸带形成用于主辐射的通槽。备选地，也可以使用铝来代替纸，从而降低生产过程的成本。纸栅格使用低衰减的纸作为狭缝或窗口。铝栅格使用铝作为狭缝或窗口，与纸相比，其具有显著更高的衰减。
在利用铅膜以带的形式生产散射辐射栅格的情况下，经验表明这经常导致特定于材料的缺陷，这会导致高错误率或需要特别复杂的措施来降低错误率。因为铅膜非常柔软和敏感，切割带边缘处的缺陷是已知的。此外，由于低机械强度，带可能会被撕掉。带材料中会出现缺陷(空洞、孔洞)，特别是当带厚度<25μm时更是如此。因为散射辐射栅格直接位于辐射路径(患者和图像记录系统之间)中，所有这些缺陷立即导致X射线图像或图像伪影的恶化。
为了保护铅带的敏感边缘免受机械负荷(例如，在内衬载体纸期间展开或缠绕时)，将薄铅带插入几乎是散射辐射栅格随后要求的宽度的两倍的宽度中。铅带仅仅被切割成所需的宽度，之后立即将这些带放入栅格框架。残留物导致生产下降，这必须予以处理。
铅带内衬有纸，以产生散射辐射栅格。纸一方面作为铅带的载体，另一方面具有使铅带达到所需距离的功能，使得X射线几乎不受阻碍地在铅带之间通过。所谓的纵横比由以下产生：铅带的宽度(铅带的带平面在X射线管的焦点方向上对齐)和纸层的厚度(包括其间粘合剂的厚度)。纵横比是指栅格中间隙宽度与高度的比值。
发明内容
本发明的目的是公开一种散射辐射栅格和散射辐射栅格中的用途，与已知实施例相比，这代表了改进。
根据本发明，所述目的通过使用独立权利要求的散射辐射栅格和用途来实现。在从属权利要求中指定有利的实施例。
根据本发明，由非晶态材料(更确切地说由金属玻璃)制成的薄膜(带)被用作吸收材料，而不是铅带被用作吸收材料。这种类型的非晶态材料是由金属与非金属制成的合金。在这种情况下，通常较小的可移动非金属原子(称为准金属)在金属原子之间的集成形成了无序的“玻璃型非晶态”结构。
从合金熔体快速冷却额外地有助于形成非晶态结构。具有高密度和原子序数高的合金成分(例如，Pb、W、Mo等)的金属玻璃特别有效。带状的金属玻璃例如可以通过在旋转的铜滚筒上快速固化来产生，对于用于散射辐射栅格特别有利。
本发明利用了如下事实：非晶态金属能够作为较薄的带(厚度：15μm至25μm)而被相对容易地产生，其中X射线吸收可以通过合适的合金成分(例如，W、Mo、P、Pt)来优化，并且由于它们的非晶态微结构，材料在硬度、E-模量和拉伸强度方面具有优异的机械性能。
特别地，这些特性的组合使得非晶态材料成为适用于散射辐射栅格的、具有高线密度(带厚度<20μm)的材料。这些带可以被生产为带长度达2000米的盘绕滚筒。它们几乎没有缺陷。短波厚度波动非常小，并且可以使用合适的工具(例如滚筒式剪切机)轻松地对这些带进行机械加工。这些带具有高拉伸强度，并且对机械载荷相当不敏感。
由于瑕疵(接头、厚度不规则、孔)在X射线图像中可见，并且可以导致医学发现报告中的错误解释，所以在散射辐射栅格中，对这些瑕疵的容忍度极其有限。因此，所使用的吸收材料的机械质量对于散射辐射栅格的生产是至关重要的。缺陷通常只有通过随后的质量控制才能被检测到，其中散射辐射栅格被X射线穿透。在100％控制的情况下，图像伪影可以被找到。有缺陷的部件被拒绝，并且无法修复。由于铅带天然地非常柔软，所以对于诸如屈曲、拉动等的机械应力也有敏感的反应。
本发明要求保护一种用于X射线成像的散射辐射栅格，其具有X射线辐射可透过并吸收X射线辐射的交替布置的层，其中吸收X射线辐射的层由非晶态材料形成。
在一个实施例中，非晶态材料是非晶态金属。非晶态金属(也称为金属玻璃)是金属或金属和非金属合金，其在原子水平上不具有晶体结构，而是非晶态结构，并且仍然指示金属导电性。对金属而言非常罕见的非晶态原子布置导致了物理特性的独特组合：金属玻璃通常比常规金属更硬、更耐腐蚀并且更坚固。然而，大多数金属的变形性通常是缺失的。
在另一个实施例中，非晶态金属是由钨、铋、钼、铅或铂与其它金属和/或非金属制成的合金。
在进一步的设计中，非晶态材料被实施为带膜。
在一个实施例中，X射线辐射从由纸制成的可透过层形成。
本发明还要求保护非晶态金属的用途，用于散射辐射栅格的吸收X射线辐射的层，以产生散射辐射栅格。
附图说明
参考示意图，根据示例性实施例的以下解释，本发明的其他特定特征和优点将变得显而易见，其中
图1示出了根据本发明实施例的散射辐射栅格。
具体实施方式
附图示出了散射辐射栅格，其具有X射线辐射可透过和吸收X射线辐射的交替堆叠的层1、2。吸收X射线辐射的层2包含非晶态金属，X射线辐射可透过的层由纸和粘合剂制成。
尽管已经通过优选的示例性实施例详细说明和描述了本发明，但是本发明不受所给出的示例的限制，并且本领域技术人员可以从中得出其他变型而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表
1 X射线辐射可透过的层
2 吸收X射线辐射的层
Claims (6)
1.一种用于X射线成像的散射辐射栅格，具有X射线辐射可透过的和吸收X射线辐射的交替布置的多个层(1、2)，其特征在于：
吸收X射线辐射的所述多个层(2)由一种非晶态材料形成。
2.根据权利要求1所述的散射辐射栅格，其特征在于：
所述非晶态材料是一种非晶态金属。
3.根据权利要求2所述的散射辐射栅格，其特征在于：
所述非晶态金属是由钨、铋、钼、铅或铂与其它多种金属和/或多种非金属制成的合金。
4.根据前述权利要求中任一项所述的散射辐射栅格，其特征在于：
所述非晶态材料被实施为一个带膜。
5.根据前述权利要求中任一项所述的散射辐射栅格，其特征在于：
X射线辐射可透过的所述层(1)由纸形成。
6.一种非晶态金属的用途，所述非晶态金属用于一个散射辐射栅格的多个层(2)，所述多个层(2)吸收X射线辐射，以产生一个散射辐射栅格。
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