CN112397215B - 高分辨率x-射线防散射滤线栅格及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高分辨率X‑射线防散射滤线栅格及其制造方法，涉及诊断用X射线成像设备领域领域，采用高铅当量玻璃微孔阵列取代传统的采用铅条和碳钎维板制作滤线栅，能够吸收95%以上的沿其他方向入射的散射X射线。制作过程为，当量玻璃管拉制空芯玻璃纤维单丝，进行规制矩阵排列、拉制一次复丝，排板、真空熔合为空芯阵列，再用可溶性填充材料填充微米级纤维通道，进行切片、研磨、抛光等冷加工处理，然后用高频超声清洗机清洗掉可溶性填充材料，最终制作出纤维均匀排列、通道壁光滑的空芯阵列滤线栅阵列。本发明所制得的滤线栅，其栅格微孔通道排列规整、通道内壁光滑，具备高对比度、高分辨率的优势，对摩尔纹现象的消除更加彻底。
Description
技术领域
本发明涉及X射线诊断成像设备领域以及高铅当量玻璃微孔阵列技术领域，具体为一种高分辨率X-射线防散射滤线栅格及其制造方法。
背景技术
在X-射线成像中广泛使用防散射滤线栅(grid)来增强图像质量。从点源发射的X-射线穿过患者或物体，然后在合适的X-射线检测器中加以检测。X-射线成像通过按照X-射线检测器上的位置检测X-射线的强度而工作。具有较小强度的较暗区域对应于物体中的较高密度或厚度区域，而具有较大强度的较亮区域则对应于物体中的较低密度或厚度区域。这种方法依赖于直接穿过物体或被完全吸收的X-射线。但是，X-射线也可能在患者或物体中经历散射过程，主要是康普顿散射。这些X-射线生成图像噪声，并且因而降低图像的质量。为了减少这些散射X-射线的影响，采用防散射滤线栅。传统的防散射滤线栅一般采用铅条和铝条交叉叠在一起制作而成，或者在碳钎维基板上切割凹槽再进行灌铅后封装而成。
防散射滤线栅性能的主要度量之一是定量改善因子(QIF，quantumimprovementfactor)，其中QIF＝Tp2/Tt。Tp为滤线栅的一次辐射透过率，Tt是总辐射透过率。当QIF≥1时，表示滤线栅能够改善图像质量，而QIF＜1时，表示滤线栅实际上对图像质量有损害。
防散射滤线栅的首要设计度量是线频率、线厚度和滤线栅高度，通常将它们表示为栅格比。通常以线/cm为单位表示的线频率给出在给定距离中吸收材料带的数量。线厚度正好是吸收铅条的厚度，它通常用微米为单位表示。栅格比是滤线栅高度与空隙距离(一对滤线栅线之间的低吸收材料的量)之比。在制造滤线栅时所使用的材料以及滤线栅覆盖物的类型和厚度也会影响滤线栅性能，滤线栅覆盖物是用于包裹滤线栅以提供机械支撑的非活性薄片。在设计防散射滤线栅时，由于制造精度的局限性，用非常薄的铅条制造滤线栅存在限制，所以滤线栅线总是比需要的厚，从而影响成像效果。另外一种利用细锯来在石墨衬底中开槽并用铅填充这些槽来制作滤线栅同样也受到制造精度的限制。
因此，需要不断改进X射线滤线栅的涉及和制造方法来提高成像对比度和诊断效果。
目前，尚未涉及到一种采用高铅当量玻璃微孔阵列制造技术来制作X射线防散射滤线栅，由于光纤阵列在结构精度和纳米级应用上有着突出的优点，结合X射线所需的吸收材料制作出的X射线防散射滤线栅是一种颠覆传统滤线栅的全新制作方法。
发明内容
本发明提供一种高分辨率X-射线防散射滤线栅格及其制造方法，突破现有的滤线栅制造精度的限制，结合高铅当量玻璃微孔阵列制造工艺所制的滤线栅格单元规整，一致性较高。
本发明通过所提供的高分辨率X-射线防散射滤线栅格，采用高铅当量玻璃微孔阵列制作。
本发明通过所提供的高分辨率X-射线防散射滤线栅格的制造方法，包括如下步骤：
（1）采用冷加工设备对铅玻璃管进行内外径加工，使空芯铅玻璃管的外径达到Φ27.5~28.5mm，壁厚2mm，并对内外壁进行抛光，使表面粗糙度达到10纳米级；
（2）取多根Φ27.5~28.5mm的空芯铅玻璃管，将单根的空芯玻璃管采用光纤拉制机拉制成外径为Φ2.62±0.01mm，长度为820mm的空芯纤维单丝，同时将铅玻璃棒也采用光纤拉制机拉制成外径为Φ0.45±0.008mm，长度为820mm实芯丝作为间隙丝；
（3）将37根空芯纤维单丝和54根实行丝在排棒模具中排成复丝棒，其中实芯丝作为空芯丝的间隙丝，将排棒完成的空芯纤维单丝与实芯丝用生料带和铝箔捆绑固定，形成一个整体；
（4）采用光纤拉制机拉制此复丝棒成为对边长为1.22±0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝；
（5）取817根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为17的六边形纤维阵列板，并用铜丝将两端捆绑固定；
（6）将排列好的纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中，进行真空熔板，熔板温度在480℃~510℃；
（7）将真空熔合的六边形空芯阵列板的纤维通道内填充上可溶性填充材料，当可溶性填
充材料固化后冷加工切、磨、抛光，制得出表面光滑滤线栅中空块单元坯料；
（8）将六边形中空块单元坯料放入精雕机中进行轮廓修正，制得出一批尺寸及精度一致的滤线栅中空单元块；
（9）将精雕后的滤线栅中空单元块置入装有溶机溶剂的烧杯中，通过超声波清洗掉纤维通道内的可溶性填充材料，最终制得结构均匀的滤线栅中空块；
（10）将若干中空块紧密排列于定制好的弧面支撑架，并通过紫外固化胶进行粘合后形成一个大面积聚焦式滤线栅中空基底。
优选的，步骤（7）中，所述填充材料为一种可溶性密封蜡，在一定温度下可熔融，并在温度降到常温时可凝固，且固化后的硬度适用于玻璃的冷加工切割、滚圆、研磨、抛光的工序，同时易溶入有机溶剂。
优选的，步骤（9）中：所述溶机溶剂可以是酒精、丙酮或者溶剂油。
优选的，步骤（10）中：所述紫外固化胶为一种无色透明的光敏胶，通过紫外照射能够迅速固化，固化后的胶体不对X-射线的成像效果产生影响。
与现有的滤线栅及其制造方法的技术相比，本发明所提供的采用高铅当量玻璃微孔阵列制造技术制作玻璃基滤线栅及其制造方法是全新的技术，所制得的滤线栅栅格精度和一致性高且排列规整具有更高栅格比，能为医疗诊断影像设备提供更高的对比度和分辨率。
在本发明所提供的采用高铅当量玻璃微孔阵列制造技术制作玻璃基X-射线防散射滤线栅基底的基础上，在排列规整的栅格通道内填充碘化铯闪烁体材料来制作滤线栅，即为一种全新的滤线栅及其制作方法。
附图说明
图1为本发明所制得的滤线栅格。
具体实施方式
下面对本发明的具体内容进行进一步的说明：
图1为高分辨率X-射线防散射滤线栅格结构，采用高铅当量玻璃微孔阵列制作。
下面对制造方法进行说明，制备高分辨率X-射线防散射滤线栅格的制造方法包括如下步骤：
（1）采用冷加工设备对铅玻璃管进行内外径加工，使空芯铅玻璃管的外径达到Φ27.5~28.5mm，壁厚2mm，并对内外壁进行抛光，使表面粗糙度达到10纳米级；
（2）取多根Φ27.5~28.5mm的空芯铅玻璃管，将单根的空芯玻璃管采用光纤拉制机拉制成外径为Φ2.62±0.01mm、长度为820mm的空芯纤维单丝，同时将铅玻璃棒也采用光纤拉制机拉制成外径为Φ0.45±0.008mm、长度为820mm的实芯丝；
（3）将37根空芯纤维单丝和54根实芯丝在排棒模具中排成复丝棒，其中实芯丝作为空芯丝的间隙丝，将排棒完成的空芯纤维单丝与实芯丝用生料带和铝箔捆绑固定，形成一个复丝棒整体；
（4）采用光纤拉制机拉制此复丝棒成为对边长为1.22±0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝；
（5）取m根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为17的六边形纤维阵列板，并用铜丝将两端捆绑固定；
（6）将排列好的纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中，进行真空熔板，熔板温度在480℃~510℃；
（7）将真空熔合的六边形空芯阵列板的纤维通道内填充上可溶性填充材料，当可溶性填充材料固化后冷加工切、磨、抛光，制得出表面光滑滤线栅中空块单元坯料；所述填充材料为一种可溶性密封蜡，在一定温度下可熔融，并在温度降到常温时可凝固，且固化后的硬度适用于玻璃的冷加工切割、滚圆、研磨、抛光的工序，同时易溶入有机溶剂。
（8）将滤线栅中空块单元坯料放入精雕机中进行轮廓修正，制得出一批尺寸及精度一致的滤线栅中空单元块；
（9）将精雕后的滤线栅中空单元块置入装有有机溶剂的容器中，通过超声波清洗掉纤维通道内的可溶性填充材料，最终制得结构均匀的滤线栅中空块，所述有机溶剂可以是酒精、丙酮或者溶剂油中的一种。
（10）将若滤线栅干中空块紧密排列于定制好的弧面支撑架，并通过紫外固化胶进行粘合后形成一个大面积聚焦式滤线栅格。所述紫外固化胶为一种无色透明的光敏胶，通过紫外照射会迅速固化。
与现有的滤线栅及其制造方法的技术相比，本发明所提供的采用高铅当量玻璃微孔阵列制造技术制作玻璃基滤线栅及其制造方法是全新的技术，所制得的滤线栅栅格精度和一致性高且排列规整具有更高栅格比，能为医疗诊断影像设备提供更高的对比度和分辨率。
在本发明所提供的采用高铅当量玻璃微孔阵列制造技术制作玻璃基X-射线防散射滤线栅基底的基础上，在排列规整的栅格通道内填充碘化铯闪烁体材料来制作滤线栅，即为一种全新的滤线栅及其制作方法。
Claims (4)
1.一种制备高分辨率X-射线防散射滤线栅格的制造方法，其特征在于，采用高铅当量玻璃微孔阵列制作，包括如下步骤：
（1）采用冷加工设备对铅玻璃管进行内外径加工，使空芯铅玻璃管的外径达到Φ27.5~28.5mm，壁厚2mm，并对内外壁进行抛光，使表面粗糙度达到10纳米级；
（2）取多根Φ27.5~28.5mm的空芯铅玻璃管，将单根的空芯玻璃管采用光纤拉制机拉制成外径为Φ2.62±0.01mm、长度为820mm的空芯纤维单丝，同时将铅玻璃棒也采用光纤拉制机拉制成外径为Φ0.45±0.008mm、长度为820mm的实芯丝；
（3）将37根空芯纤维单丝和54根实芯丝在排棒模具中排成复丝棒，其中实芯丝作为空芯丝的间隙丝，将排棒完成的空芯纤维单丝与实芯丝用生料带和铝箔捆绑固定，形成一个复丝棒整体；
（4）采用光纤拉制机拉制此复丝棒成为对边长为1.22±0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝；
（5）取m根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为17的六边形纤维阵列板，并用铜丝将两端捆绑固定；
（6）将排列好的纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中，进行真空熔板，熔板温度在480℃~510℃；
（7）将真空熔合的六边形空芯阵列板的纤维通道内填充上可溶性填充材料，当可溶性填充材料固化后冷加工切、磨、抛光，制得出表面光滑滤线栅中空块单元坯料；
（8）将滤线栅中空块单元坯料放入精雕机中进行轮廓修正，制得出一批尺寸及精度一致的滤线栅中空单元块；
（9）将精雕后的滤线栅中空单元块置入装有有机溶剂的容器中，通过超声波清洗掉纤维通道内的可溶性填充材料，最终制得结构均匀的滤线栅中空块；
（10）将若干滤线栅干中空块紧密排列于定制好的弧面支撑架，并通过紫外固化胶进行粘合后形成一个大面积聚焦式滤线栅格。
2.根据权利要求1所述的高分辨率X-射线防散射滤线栅格的制造方法，其特征在于：步骤（7）中，所述填充材料为一种可溶性密封蜡，在一定温度下可熔融，并在温度降到常温时可凝固，且固化后的硬度适用于玻璃的冷加工切割、滚圆、研磨、抛光的工序，同时易溶入有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的高分辨率X-射线防散射滤线栅格的制造方法，其特征在于：步骤（9）中：所述有机溶剂可以是酒精、丙酮或者溶剂油中的一种。
4.根据权利要求1所述的高分辨率X-射线防散射滤线栅格的制造方法，其特征在于：步骤（10）中：所述紫外固化胶为一种无色透明的光敏胶，通过紫外照射会迅速固化。
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| CN112397215A (zh) | 2021-02-23 |
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