CN112599283A - X射线滤线栅的制备方法、装置及x射线滤线栅 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X射线滤线栅的制备方法及装置及X射线滤线栅。X射线滤线栅的制备方法包括：制备复合材料层，所述复合材料层中包括交替层叠的所述第一材料层与所述第二材料层，所述第一材料层对所述X射线的吸收率大于所述第二材料层对X射线的吸收率；控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体；还可对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅。本发明X射线滤线栅的制备方法具有制备工艺简单的特点，能够大幅降低X射线滤线栅的生产成本，有利于X射线滤线栅的推广应用。

Description

X射线滤线栅的制备方法、装置及X射线滤线栅

技术领域

本发明涉及X射线探测领域，尤其涉及一种X射线滤线栅的制备方法及装置，X射线滤线栅。

背景技术

X射线被广泛应用在医疗诊断领域，根据人体不同组织和器官对X射线的吸收程度的不同，在有一束强度均匀的X射线穿过时，其内部结构信息会根据透过水平呈现出相应的影像，有利于对疾病的及时诊断，早诊断早治疗。由于康普顿效应的影响，X射线在照射人体后会产生大量散射光，这些散射光会被探测器接收到，造成图像的模糊、灰雾以及伪影等问题。被照射的区域越厚，产生的散射光越多，通常情况下，被检测物体超过10cm就必须要考虑散射的问题，否则在图像上会有严重的失真问题。

X射线滤线栅是一种由对X射线具有较高吸收性的金属材料和良好透过率的材料组合而成的设备，通过间隔的吸收材料和间隙材料，达到对于X射线的选择性通过和阻挡，起到对强度较弱的杂散光的“过滤”作用，从而改善图片的质量。

现有技术中，X射线滤线栅制备工艺复杂、繁琐，制备成本较高，这不利于X射线滤线栅的推广应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出了一种X射线滤线栅的制备方法及装置及X射线滤线栅，以简化X射线滤线栅的制备工艺，降低X射线滤线栅的制备成本，还可以解决现有技术中由于滤线栅的使用导致使用更大照射剂量的X射线等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种X射线滤线栅的制备方法，包括：

制备复合材料层，所述复合材料层包括交替层叠的所述第一材料层与所述第二材料层，所述第一材料层对所述X射线的吸收率大于所述第二材料层对所述X射线的吸收率；

控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体，所述复合材料层的第一表面平行于所述复合材料层中的所述第一材料层或所述第二材料层的表面，所述模具的加压面与所述第一表面之间的具有设定夹角θ；

对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅。

可选地，制备所述复合材料层的步骤包括：

将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层，在所述原始复合材料层中所述原始第一材料层的表面与所述原始第二材料层的表面贴合；

将所述原始复合材料层裁剪为多个子复合材料层；

将各所述子复合材料层依次贴合，形成所述复合材料层。

可选地，还包括涂覆胶液的步骤，基于所述胶液形成所述复合材料层的步骤包括：

在所述原始第二材料层的两表面分别涂覆所述胶液；

将所述原始第一材料层的表面放置在所述原始第二材料层的一表面上，将离型纸放置在所述原始第二材料层的另一表面上，以形成所述原始复合材料层；

且裁剪为多个所述子复合材料层后，将所述子复合材料层贴合，形成所述复合材料层的步骤包括：

从一所述子复合材料层表面去除所述离型纸，获取一表面为胶液的该子复合材料层；

将该子复合材料层表面具有胶液的一面放置在另一所述子复合材料层不带有胶液的表面上，对所述胶液进行固化，形成相邻所述子复合材料层之间的胶层。

可选地，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体的步骤包括：

控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压；

在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行加热；

继续控制所述模具对所述复合材料层进行保压，同时对所述复合材料层进行降温；

所述复合材料层降至室温后，控制所述模具从所述原始材料层上移开，从而得到所述滤线栅坯体。

可选地，所述第二材料层为有机材料层，所述第一材料层为金属材料层；

控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压的步骤包括：

控制模具以15t-45t的压力，以1mm/s-10mm/s的加压速度从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压；

对所述复合材料层进行加热的步骤，包括：在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，将所述复合材料层加热至70℃-90℃。

可选地，所述第二材料层为有机材料层，所述第一材料层为金属材料层；

对所述复合材料层加压的行程为5mm-20mm；

对所述复合材料层进行加热之后的步骤，包括：在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在70℃-90℃的温度下对所述复合材料层进行7min-15min的保温。

可选地，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压前的步骤还包括：

根据公式：

获取所述设定夹角θ，式中：θ为所述模具的加压面与所述第一表面之间的设定夹角，a为所述复合材料层在与所述第一表面垂直的方向上的长度，l为焦距，c为弹性变形补偿系数。

本发明还提供一种X射线滤线栅，优选采用本发明的X射线滤线栅的制备方法制备得到，当然，还可以采用其他方法，所述X射线滤线栅包括交替层叠的第一材料层和第二材料层，所述第一材料层为X射线吸收层，所述第二材料层为X射线透射层；

所述X射线吸收层与所述X射线透射层分别经延长后在距所述X射线滤线栅设定距离处相交；

所述X射线透射层为有机材料层。

可选地，所述X射线吸收层与所述X射线透射层之间设有胶层；所述胶层的厚度在2μm-10μm之间。

可选地，所述X射线透射层的材质包括PET材料、PBT材料、PTT材料、PCT材料、PEN材料、PVC材料、PS材料、ABS材料中的一种或多种。

本发明还提供一种防散射X射线滤线栅的制备装置，优选基于该装置采用本发明的X射线滤线栅的制备方法进行制备，所述装置包括：

制备模块，用于制备复合材料层，所述复合材料层中包括交替层叠的所述第一材料层与所述第二材料层，所述第一材料层对所述X射线的吸收率大于所述第二材料层；

控制模块，用于控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体，所述复合材料层的第一表面平行于所述复合材料层中的所述第一材料层或所述第二材料层的表面，所述模具的加压面与所述第一表面之间的具有设定夹角θ；

处理模块，用于对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅。

综上所述，本发明提供的一种X射线滤线栅的制备方法及装置，通过制备包括交替层叠的第一材料层和第二材料层的复合材料层，利用加压面与复合材料层中的第一表面呈设定夹角的模具对复合材料层进行加压制备形成滤线栅坯体，再对滤线栅坯体中包含第一材料层表面和第二材料层表面的面进行处理，能够制备形成X射线滤线栅。该制备方法具有制备工艺简单的特点，能够大幅降低X射线滤线栅的生产成本，有利于X射线滤线栅的推广应用。本发明提供的一种X射线滤线栅，采用有机材料层作为X射线滤线栅的X射线透射层，能够提高X射线滤线栅的X射线透射率，减少X射线的使用量，降低X射线滤线栅的质量，从而能够提高X图像的清晰度，提高X射线检测设备的使用安全性。

附图说明

图1显示为本发明提供的一种利用X射线滤线栅进行X射线探测的光路示意图；

图2显示为本发明提供的一种原始复合材料层的结构示意图；

图3显示为本发明提供的一种复合材料层的结构示意图；

图4显示为本发明提供的一种控制模具对复合材料层进行加压处理的结构示意图；

图5显示为本发明提供的一种X射线滤线栅的结构示意图；

图6显示为本发明提供的一种X射线滤线栅的制备方法的流程示意图；

图7显示为图6中步骤S1包含的形成复合材料层的各步骤流程示意图；

图8显示为图7中步骤S11包含的采用胶液形成复合材料层的各步骤流程示意图；

图9显示为图7中步骤S11包含的采用表面处理方法形成复合材料层的各步骤流程图；

图10显示为图7中步骤S13包含的子复合材料层形成复合材料层的步骤流程示意图；

图11显示为图6中步骤S3包含的控制模具对复合材料层进行加压形成滤线栅坯体的各步骤流程示意图；

图12显示为本发明提供的一种X射线滤线栅的制备装置的连接示意图；

图13显示为图12中制备模块包含的形成复合材料层的各子模块连接示意图；

图14显示为图13中复合子模块包含的采用胶液形成复合材料层的各子步骤连接示意图；

图15显示为图13中复合子模块包含的采用表面处理方法形成复合材料层的各单元连接示意图；

图16显示为图13中复合子模块包含的采用子复合材料层形成复合材料层的各单元连接示意图；

图17显示为图12包含的控制模具对复合材料层进行加压形成滤线栅坯体的各子步骤连接示意。

元件标号说明

01 X光源

02 被检测物体

03 X射线滤线栅

031 X射线透射层

032 X射线吸收层

05 离型纸

06 原始复合材料层

07 胶层

08 复合材料层

09 模具

S1-S3 步骤

1 制备模块

11 复合子模块

111 涂覆单元

112 第一放置单元

113 第二放置单元

114 处理单元

115 第三放置单元

116 第四放置单元

12 裁剪子模块

13 贴合子模块

131 剥离单元

132 第五放置单元

133 固化单元

2 控制模块

21 第一控制子模块

22 加热子模块

23 降温子模块

24 第二控制子模块

3 处理模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

在利用X射线探测物体时，由于投射到被检测物体某一点的X射线入射角较大，投射到被检测物体上的一部分X射线能够被X射线接收装置接收到，在X射线接收装置上形成图像，透射到被检测物体上的另一部分X射线不能直接被X射线接收装置探测到，通常会在物体中进行多次反射，才会从物体中出射。在物体中经过多次反射后的X射线也能够被X射线接收装置探测到，但这会造成X射线接收装置上的某一点会接收到被探测物体上各不同位置的光，利用X射线接收装置拍摄形成的图像模糊，存在阴影。

利用X射线滤线栅能够过滤掉在被检测物体中经过多次反射后入射的X射线，提高X图像的清晰度。

图1是利用X射线滤线栅辅助X射线探测的光路示意图。

如图1所示，X射线滤线栅03包括交替层叠的X射线吸收层032(图中黑色线条)和X射线透射层031(图中黑色线条之间的空白区域)。X射线吸收层032和X射线透射层031经延长后在距X射线滤线栅设定距离处相交。X探测器中的X光源01通常放置在所述设定距离处，从X光源01直线传播的X光线与X射线滤线栅03中的X射线透射层031垂直，能够通过X射线滤线栅03中的X射线透射层031入射到CCD04上，从而在CCD04上形成X图像。CCD04为X射线接收装置。由于康普顿效应的影响，X射线在照射被检测物体02(如人体)后会产生大量散射光，这些散射光被探测器接收到，造成图像的模糊、灰雾以及伪影等问题，发生散射后入射到X射线滤线栅03上，其中，滤线栅中，吸收材料的箔片以与X射线源为圆心的角度排列，直射射线可以正常通过，而大多数散射光线由于和吸收材料的角度不同，在通过滤线栅时被吸收，无法到达底部的探测器，减少对成像质量的影响。

但是，现有技术中X射线滤线栅03存在着制备工艺复杂，制备成本高，使用安全性差等问题。

本发明提供了一种X射线滤线栅03的制备方法，该制备方法包括：先制备出片状的X射线透射层031和片状的X射线吸收层032；在片状的射线透射层031两表面均涂覆胶液，将X射线吸收层032放置于X射线透射层031一个表面上，将离型纸05放置于X射线透射层031的另一表面上，并对X射线透射层031与X射线吸收层032之间的胶液进行固化，形成了X射线透射层031与X射线吸收层032之间的胶层07，也形成了如图2所示的原始复合材料层06。原始复合材料层06呈片状。

X射线透射层031为有机材料层，X射线吸收层032为金属材料层。

制备出原始复合材料层06之后，将原始复合材料层06剪裁成多个大小相等的子复合材料层；将其中一子复合材料层去掉离型纸05，再将另一子复合材料层中的X射线吸收层032放置于去掉离型纸05后的该子复合材料层的胶液上，多次重复该步骤，从而将各子复合材料层依次贴合，形成如图3所示的复合材料层08。复合材料层08呈长方体型。

复合材料层08的表面包括第一平面0321。第一平面0321为与X射线透射层031的表面和/或X射线吸收层032的表面平行的面。在一示例中，X射线透射层031和X射线吸收层032平行交替间隔排布，二者的表面相平行，均与所述第一平面0321平行。

如图4所示，在制备出复合材料层08之后，控制模具09对复合材料层08上的第一平面0321和与第一平面0321相对的面同时施压。模具09上对第一表面0321施压的施压面091与第一表面0321之间具有夹角θ。当模具09对复合材料层08加压时，复合材料层08上的第一表面0321在模具09的压力作用下，会由直线变为斜线，复合材料层08也会由长方型结构变为梯形结构。当模具09向复合材料层08方向移动设定距离后会停止移动，并对复合材料层08进行保压。模具09中设有加热装置，当模具09对复合材料层08进行保压时，模具09中的加热装置会对复合材料层08进行加热，当复合材料层08的温度升至70度-90度后，加热装置将会在70度-90度的温度条件下对复合材料层08进行7-15min保温，从而对梯形结构的复合材料层08进行定型。在保温结构后，加热装置停止加热，梯形结构的复合材料层08将会自然冷却，当梯形结构的复合材料层08冷却至室温后，控制模具09向远离复合材料层08的方向移动，将会得到梯形的X射线滤线栅坯体。在一示例中，冷却到室温后还可以保压一段时间。

另外，在一示例中，压制后还包括将X射线滤线栅坯体中既包括X射线透射层031表面又包括X射线吸收层032表面的面进行处理的步骤，如进行整平处理，即得到了如图5所示的X射线滤线栅03。

本发明一实施例提供了一种X射线滤线栅的制备方法，如图6所示，所述方法包括下列步骤S1-步骤S3。

步骤S1：制备复合材料层，所述复合材料层中包括交替层叠的所述第一材料层与所述第二材料层，所述第一材料层对所述X射线的吸收率大于所述第二材料层。

第一材料层为X射线吸收层，第二材料层为X射线透射层，第一材料层对X射线的吸收率大于第二材料层。第一材料层的材质为金属材料。在一种实施例中，第一材料层的材质包括铅、铋、钼、钨、锑中的一种或多种。第二材料层的材质为热塑性聚酯类材料或聚烯烃树脂材料。在一种实施例中，第二材料层的材质包括PET材料，PBT材料，PTT材料，PCT材料，PEN材料等热塑性聚酯类材料中的至少一种。在另一种实施例中，第二材料层的材质包括PVC材料，PS材料，ABS材料等聚烯烃树脂材料中的至少一种。

在步骤S1，制备复合材料层之前，还包括：分别制备片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层。

在一种实施例中，片状的原始第一材料层的各处厚度相同。片状的原始第二材料层的各处厚度相同。

如图7所示，在步骤S1，制备复合材料层的步骤，包括步骤S11：将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层，在所述原始复合材料层中所述原始第一材料层的表面与所述原始第二材料层的表面贴合；步骤S12：将所述原始复合材料层裁剪为多个子复合材料层；步骤S13：将各所述子复合材料层依次贴合，形成所述复合材料层。

由片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成的原始复合材料层也呈片状。

在步骤S11，将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层之前的步骤还包括：分别制备片状的原始第一材料层和片状的原始第二材料层。

在一种实施例中，如图8所示，在步骤S11，将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层，包括步骤S111：在所述原始第二材料层的两表面分别涂覆胶液；步骤S112：将所述原始第一材料层的表面放置在所述原始第二材料层的一表面上，并对所述原始第二材料层与所述原始第一材料层之间的粘液进行固化；步骤S113：将离型纸放置在所述原始第二材料层的另一表面上，从而形成所述原始复合材料层。

通过原始第二材料层的表面涂覆胶液，能够将原始第一材料层粘贴在原始第二材料层的表面，胶液固化后即形成了片状的原始复合材料层。

原始第一材料层的厚度为15μm-40μm，例如原始第一材料层的厚度可以是20μm、25μm、30μm或37μm。原始第二材料层的厚度为70μm-150μm，例如原始第二材料层的厚度可以是75μm、85μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm。

通过在原始第二材料层的两表面分别涂覆胶液，能够将原始第一材料层与离型纸分别放置在原始第二材料层的两表面上。将原始第一材料层与原始第二材料层之间的胶液固化，即在原始第一材料层与原始第二材料层之间形成了胶层，胶层的厚度在0.5μm-5μm之间，例如胶层的厚度可以是1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm或4.5μm。由于原始第二材料层为有机材料层，有机材料层加热后会与第一材料层形成较强的结合力，因此相比于由金属制备的原始第二材料层，由有机材料制备的原始第二材料层与原始第一材料层之间的胶层的厚度更薄。

在另一种实施例中，如图9所示，在步骤S11，将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层，包括步骤S114：对所述原始第二材料层进行表面处理，使所述原始第二材料层的两表面均呈粘性；步骤S115：将所述原始第一材料层的表面放置在所述原始第二材料层的表面上，并对所述原始第二材料层与所述原始第一材料层之间的粘液进行固化；步骤S116：将离型纸放置在所述原始第二材料层的另一表面上，从而形成所述原始复合材料层。

在步骤S114，对所述原始第二材料层进行表面处理，使所述原始第二材料层的两表面呈粘性的步骤包括：对原始第二材料层的表面进行加热，使原始第二材料层的表面温度高于原始第二材料层的熔融温度，从而使原始第二材料层的表面融化，形成粘性的胶液。

在步骤S12，将所述原始复合材料层裁剪为多个子复合材料层的步骤包括：将原始复合材料层裁剪为多个大小相等的子复合材料层。

裁剪形成的子复合材料层的大小为50mm×500mm。

如图10所示，在步骤S13，将各所述子复合材料层依次贴合，形成所述复合材料层的步骤包括步骤S131：从一所述子复合材料层表面去除所述离型纸，获取一表面为胶液的该子复合材料层；S132：将另一所述子复合材料层不带有胶液的表面，放置在该子复合材料层表面的胶液上；S133：对所述胶液进行固化，从而形成了相邻所述子复合材料层之间的胶层。

经过步骤S13形成的复合材料层呈矩形。复合材料层的大小为500mm×500mm×50mm。

步骤S2：控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体，所述复合材料层的第一表面平行于所述复合材料层中的所述第一材料层或所述第二材料层的表面，所述模具的加压面与所述第一表面之间的具有设定夹角θ。

在步骤S2，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压之前的步骤还包括：根据公式：

获取所述设定夹角θ，式中：θ为所述模具的加压面与所述第一表面之间的设定夹角，a为所述复合材料层在与所述第一表面垂直的方向上的长度，即为产品的宽度，l为焦距，c为弹性变形补充系数。其中，在一示例中，焦距l、宽度a为根据实际使用场景定义的性能参数，是产品定义阶段由客户/用户直接指定的参数；系数c可以是经验常数(通过实验方式得到了一系列数值)。在一示例中，c可以为实验得到的一系列经验常数，例如，c的具体值可以基于以下方法测算：

1)首先，选定标准试样尺寸，给定：焦距l、滤线栅长度a以及滤线栅的高度h的值，其中，a、l和h可以依据实际任意选择，优选地，选择为采用实际产品所需要的值；

2)基于以下公式，得到基准夹角值θ₀；即公式：

3)完成一次加热加压过程，记录实验过程中最终取出后的实际夹角θ₁；

4)计算弹性变形量：e₀＝cotθ₀·h；e₁＝cotθ₁·h；θ_Δ＝e₀-e₁；

5)计算c值：

从而，基于上述步骤5)得到的结果，通过试样的θ₀、θ₁、a、l和h便可以得到c值。另外，需要说明的以上关于角度的说明未标注单位的，均为弧度制单位。另外，对于同一种间隙材料材质，c的值具有相关性(但依然需要重新测定，仅列为一组)，不同材质c的值相关性不明显，因此，优选地，对于l和a不同的滤线栅，优选均依据上述方式重新获取c值。

在步骤S2，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体的步骤包括：控制两加压面相同的模具分别从复合材料层的第一表面和复合材料层的与第一表面相对的面对复合材料层进行加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体。两模具的加压面与第一表面的夹角相同，均为设定夹角θ，制备形成的滤线栅坯体为等腰梯形结构。

在一种实施例中，在步骤S2，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体的步骤包括：控制模具从复合材料层的第一表面向复合材料层的方向移动设定距离。所述设定距离为4mm-25mm，其中所述设定距离为5mm、7mm、10mm、14mm、17mm、20mm或22mm。

在一种实施例中，控制模具从复合材料层的第一表面向复合材料层的方向移动设定距离，包括：控制模具以第一速度从复合材料层的第一表面向复合材料层的方向移动第一距离；在控制模具移动第一距离后，控制模具以第二速度继续向复合材料层的方向移动，其中第一速度小于第二速度。

通过使第一速度小于第二速度，能够在加压过程中使第二材料层中弹力被缓慢释放，达到防止第二材料层与第一材料层开裂的目的。

在一种实施例中，如图11所示，在步骤S2，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体的步骤包括步骤S21：控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压；步骤S22：在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行加热；步骤S23：在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行降温处理；步骤S24：所述复合材料层降至室温后，控制所述模具从所述原始材料层上移开，从而得到所述滤线栅坯体。

在一种实施例中，在步骤S23，在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行降温处理之前的步骤还包括：在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行保温处理。

在步骤S21，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压的步骤包括：控制模具以15t-45t的压力，以1mm/s-10mm/s的加压速度从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压。

控制模具从复合材料层的第一表面对复合材料层进行加压的压力为15t-45t，例如压力可以是16t、18t、25t、30t、35t或40t。控制模具从复合材料层的第一表面以1mm/s-10mm/s的加压速度从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，例如加压速度可以是2mm/s、4mm/s、5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s或9mm/s。

在步骤S22，在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行加热的步骤包括：在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，将所述复合材料层加热至60℃-100℃。

在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，可以将复合材料层加热至65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃。

在步骤S22，控制所述模具保持对所述复合材料层压力的同时，对所述复合材料层进行加热之后的步骤，包括：在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在60℃-100℃的温度下对所述复合材料层进行7min-15min的保温。

在一种实施例中，在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃的温度下对复合材料层进行7min-15min的保温。

在一种实施例中，在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在60℃-100℃的温度下对所述复合材料层进行7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min、12min、12.5min、13min、13.5min、14min或14.5min的保温。

在步骤S23，在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行降温处理的步骤包括：在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行自然冷却，使所述复合材料层冷却至室温。

步骤S3：对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅。

在步骤S3，对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅的步骤包括：对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行整平处理，以得到所述X射线滤线栅。

制备得到的X射线滤线栅的线密度为80L/cm、Ratio＝10:1，其第一材料层的厚度为15μm-40μm，例如原始第一材料层的厚度可以是20μm、25μm、30μm或37μm，第二材料层的厚度为75μm、85μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm。

上述方法中，通过制备包括交替层叠的第一材料层和第二材料层的复合材料层，利用加压面与复合材料层中的第一表面呈设定夹角的模具对复合材料层进行加压，制备形成滤线栅坯体，再对滤线栅坯体中包含第一材料层表面和第二材料层表面的面进行处理，能够制备形成X射线滤线栅。上述制备方法具有制备工艺简单的特点，能够大幅降低X射线滤线栅的生产成本，有利于X射线滤线栅的推广应用。

本发明一实施例提供了一种由上述X射线滤线栅的制备方法制备形成的X射线滤线栅，如图5所示，X射线滤线栅包括交替层叠的第一材料层和第二材料层，其中第一材料层为X射线吸收层，第二材料层为X射线透射层。

所述X射线吸收层与所述X射线透射层经延长后在距所述X射线滤线栅设定距离处相交。X光源通常设置在X射线透射层与X射线吸收层经延长后的相交位置处，这样X光源出射的光在穿过被检测物体后能够透过X射线透射层，被位于X射线滤线栅后侧的CCD接收。

第一材料层的材质为金属材料。在一种实施例中，第一材料层的材质包括铅、铋、钼、钨、锑中的一种或多种。第二材料层的材质为热塑性聚酯类材料或聚烯烃树脂材料。在一种实施例中，第二材料层的材质包括PET材料，PBT材料，PTT材料，PCT材料，PEN材料等热塑性聚酯类材料中的至少一种。在另一种实施方式中，第二材料层的材质包括PVC材料，PS材料，ABS材料等聚烯烃树脂材料中的至少一种。有机材料层具有X射线透射率高、质量轻等优点，利用有机材料层作为X射线透射层能够显著降低X射线探测时所使用的X射线的强度。

使用X射线滤线栅后，由于X射线滤线栅对于X射线有阻挡作用，医疗人员在使用过程中会增加照射的时间或加大照射的强度，使得患者受到更多的辐射。通常X射线探测器在使用过程中，X射线的强度不会超过150KeV，在这个强度下，铝的X射线能量衰减系数为0.134(铅为1.84)，而有机材料的X射线能量衰减系数远低于铝，以PET为例，对X射线的吸收实际测试只有铅的1/6左右。线密度为80L/cm、Ratio＝10:1的X射线滤线栅，其X射线吸收层铅箔的宽度为25μm，X射线透射层铝箔的宽度为100μm，沿光线传播方向上的最小长度上为1mm，其一次透过率为71％，而将X射线透射层更换为有机材料层后，X射线的一次透过率可以增加到接近80％，这能够提高X图像的画面质量，或者在同等情况下，减少使用的射线剂量。

另外，使用有机材料层作为X射线透射层也有助于轻量化产品，目前X射线滤线栅的质量都相对较大，已上面提到的规格而言，整体质量为835g，其中铝材质量为400g，使用有机材料层作为X射线透射层后(已PET为例，密度为1.38g/cm3，接近铝的一半)，可以大幅减小滤线栅的整体质量，尤其对于低密度高Ratio的产品更为明显。

在一种实施例中，其特征在于，所述X射线吸收层与所述X射线透射层之间设有胶层；所述胶层的厚度在2μm-10μm之间。

实施例中的各名词解释、各概念解释均可参照上述X射线滤线栅的制备方法这一实施例，这里不再一一赘述。

本发明一实施例提供了一种X射线滤线栅的制备装置，如图12所示，所述装置包括制备模块1、控制模块2、处理模块3。

制备模块1，用于制备复合材料层，所述复合材料层中包括交替层叠的所述第一材料层与所述第二材料层，所述第一材料层对所述X射线的吸收率大于所述第二材料层。

第一材料层为X射线吸收层，第二材料层为X射线透射层，第一材料层对X射线的吸收率大于第二材料层。第一材料层的材质为金属材料。在一种实施例中，第一材料层的材质包括铅、铋、钼、钨、锑中的一种或多种。第二材料层的材质为热塑性聚酯类材料或聚烯烃树脂材料。在一种实施例中，第二材料层的材质包括PET材料，PBT材料，PTT材料，PCT材料，PEN材料等热塑性聚酯类材料中的至少一种。在另一种实施方式中，第二材料层的材质包括PVC材料，PS材料，ABS材料等聚烯烃树脂材料中的至少一种。

制备模块1制备复合材料层之前，还用于分别制备片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层。

在一种实施例中，片状的原始第一材料层的各处厚度相同。片状的原始第二材料层的各处厚度相同。

在一种实施例中，如图13所示，制备模块1包括：复合子模块11、裁剪子模块12和贴合子模块13。

复合子模块11，用于将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层，在所述原始复合材料层中所述原始第一材料层的表面与所述原始第二材料层的表面贴合；裁剪子模块12，用于将所述原始复合材料层裁剪为多个子复合材料层；贴合子模块13，用于将各所述子复合材料层依次贴合，形成所述复合材料层。

由片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成的原始复合材料层也呈片状。

制备模块1，还用于将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层之前，分别制备片状的原始第一材料层和片状的原始第二材料层。

在一种实施例中，如图14所示，复合子模块11包括：涂覆单元111、第一放置单元112和第二放置单元113。

涂覆单元111，用于在所述原始第二材料层的表面涂覆胶液；第一放置单元112，用于将所述原始第一材料层的表面放置在所述原始第二材料层的一表面上，并对所述原始第二材料层与所述原始第一材料层之间的粘液进行固化；第二放置单元113，用于将离型纸放置在所述原始第二材料层的另一表面上，从而形成所述原始复合材料层。

通过利用涂覆单元111在原始第二材料层的表面涂覆胶液，能够将原始第一材料层粘贴在原始第二材料层的表面，胶液固化后即形成了片状的原始复合材料层。

原始第一材料层的厚度为15μm-40μm，例如原始第一材料层的厚度可以是20μm、25μm、30μm或37μm。原始第二材料层的厚度为70μm-150μm，例如原始第二材料层的厚度可以是75μm、85μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm。

通过利用涂覆单元111分别在原始第二材料层的两表面分别涂覆胶液，能够将原始第一材料层与离型纸分别放置在原始第二材料层的两表面上。再利用第一放置单元112将原始第一材料层与原始第二材料层之间的胶液固化，即在原始第一材料层与原始第二材料层之间形成了胶层，胶层的厚度在0.5μm-5μm之间，例如胶层的厚度可以是1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm或4.5μm。由于原始第二材料层为有机材料层，有机材料层加热后会与第一材料层形成较强的结合力，因此相比于由金属制备的原始第二材料层，由有机材料制备的原始第二材料层与原始第一材料层之间的厚度更薄。

在另一种实施例中，如图15所示，复合子模块11包括：处理单元114、第三放置单元115和第四放置单元116。

处理单元114，用于对所述原始第二材料层进行表面处理，使所述原始第二材料层的两表面呈粘性；第三放置单元115，用于将所述原始第一材料层的表面放置在所述原始第二材料层的表面上，并对所述原始第二材料层与所述原始第一材料层之间的粘液进行固化；第四放置单元116，用于将离型纸放置在所述原始第二材料层的另一表面上，从而形成所述原始复合材料层。

处理单元114对所述原始第二材料层进行表面处理，使所述原始第二材料层的两表面呈粘性包括：处理单元114对原始第二材料层的表面进行加热，将原始第二材料层的表面温度高于原始第二材料层的熔融温度，从而使原始第二材料层的表面融化，形成粘性的胶液。

裁剪子模块12将所述原始复合材料层裁剪为多个子复合材料层包括：裁剪子模块12将原始复合材料层裁剪为多个大小相等的子复合材料层。

裁剪子模块12裁剪形成的子复合材料层的大小为50mm×500mm。

如图16所示，贴合子模块13包括：剥离单元131、第五放置单元132和固化单元133。

剥离单元131，用于从一所述子复合材料层表面去除所述离型纸，获取一表面为胶液的该子复合材料层；第五放置单元132，用于将另一所述子复合材料层不带有胶液的表面，放置在该子复合材料层表面的胶液上；固化单元133，用于对所述胶液进行固化，从而形成了相邻所述子复合材料层之间的胶层。

经过贴合子模块13贴合形成的复合材料层呈矩形。复合材料层的大小为500mm×500mm×50mm。

控制模块2，用于控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体，所述复合材料层的第一表面平行于所述复合材料层中的所述第一材料层或所述第二材料层的表面，所述模具的加压面与所述第一表面之间的具有设定夹角θ。

控制模块2控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压之前的步骤还运用于：根据公式：

，获取所述设定夹角θ，式中：θ为所述模具的加压面与所述第一表面之间的设定夹角，a为所述复合材料层在与所述第一表面垂直的方向上的长度，即为产品的宽度，l为焦距，c为弹性变形补充系数。

控制模块2控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体包括：控制模块2控制两相同的模具分别从复合材料层的第一表面和复合材料层的与第一表面相对的面对复合材料层进行加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体。两模具的加压面与第一表面的夹角相同，均为设定夹角θ，制备形成的滤线栅坯体为等腰梯形结构。

在一种实施例中，控制模块2控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体包括：控制模块2控制模具从复合材料层的第一表面向复合材料层的方向移动设定距离。所述设定距离为4mm-25mm，其中所述设定距离为5mm、7mm、10mm、14mm、17mm、20mm或22mm。

在一种实施例中，控制模块2控制模具从复合材料层的第一表面向复合材料层的方向移动设定距离，包括：控制模块2控制模具以第一速度从复合材料层的第一表面向复合材料层的方向移动第一距离；在控制模具移动第一距离后，控制模具以第二速度继续向复合材料层的方向移动，其中第一速度小于第二速度。

在一种实施例中，如图17所示，控制模块2包括：第一控制子模块21、加热子模块22、降温子模块23和第二控制子模块24。

第一控制子模块21，用于控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压；加热子模块22，用于在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行加热；降温子模块23，用于在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行降温处理；第二控制子模块24，用于所述复合材料层降至室温后，控制所述模具从所述原始材料层上移开，从而得到所述滤线栅坯体。

在一种实施例中，加热子模块22，还用于在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行降温处理之前，在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行保温处理。

第一控制子模块21控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压包括：第一控制子模块21控制模具以15t-45t的压力，以1mm/s-10mm/s的加压速度从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压。

第一控制子模块21控制模具从复合材料层的第一表面对复合材料层进行加压的压力为15t-45t，例如压力可以是16t、18t、25t、30t、35t或40t。第一控制子模块21控制模具从复合材料层的第一表面以1mm/s-10mm/s的加压速度从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，例如加压速度可以是2mm/s、4mm/s、5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s或9mm/s。

加热子模块22在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行加热包括：加热子模块22在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，将所述复合材料层加热至60℃-100℃。

加热子模块22在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，可以将复合材料层加热至65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃。

加热子模块22控制所述模具保持对所述复合材料层压力的同时，对所述复合材料层进行加热之后，还用于在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在60℃-100℃的温度下对所述复合材料层进行7min-15min的保温。

在一种实施例中，加热子模块22，还用于在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃的温度下对复合材料层进行7min-15min的保温。

在一种实施例中，加热子模块22，还用于在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在60℃-100℃的温度下对所述复合材料层进行7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min、12min、12.5min、13min、13.5min、14min或14.5min的保温。

降温子模块23在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行降温处理的步骤包括：降温子模块23在控制所述模具对所述保温材料进行保压的同时，对所述复合材料层进行自然冷却，使所述复合材料层冷却至室温。

处理模块3，用于对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅。

处理模块3对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅包括：处理模块3对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行整平处理，以得到所述X射线滤线栅。

制备得到的X射线滤线栅的线密度为80L/cm、Ratio＝10:1，其第一材料层的厚度为15μm-40μm，例如原始第一材料层的厚度可以是20μm、25μm、30μm或37μm，第二材料层的厚度为75μm、85μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm。

上述装置中，通过制备包括交替层叠的第一材料层和第二材料层的复合材料层，利用加压面与复合材料层中的第一表面呈设定夹角的模具对复合材料层进行加压，制备形成滤线栅坯体，再对滤线栅坯体中包含第一材料层表面和第二材料层表面的面进行处理，能够制备形成X射线滤线栅。采用该方法制备形成的X射线滤线栅具有制备工艺简单的特点，能够大幅降低X射线滤线栅的生产成本，有利于X射线滤线栅的推广应用。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种X射线滤线栅的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

制备复合材料层，所述复合材料层包括交替层叠的所述第一材料层与所述第二材料层，所述第一材料层对所述X射线的吸收率大于所述第二材料层对所述X射线的吸收率；

控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体，所述复合材料层的第一表面平行于所述复合材料层中的所述第一材料层或所述第二材料层的表面，所述模具的加压面与所述第一表面之间的具有设定夹角θ；

对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅。

2.根据权利要求1所述的X射线滤线栅的制备方法，其特征在于，制备所述复合材料层的步骤包括：

将片状的原始第一材料层与片状的原始第二材料层复合形成原始复合材料层，在所述原始复合材料层中所述原始第一材料层的表面与所述原始第二材料层的表面贴合；

将所述原始复合材料层裁剪为多个子复合材料层；

将各所述子复合材料层依次贴合，形成所述复合材料层。

3.根据权利要求2所述的X射线滤线栅的制备方法，其特征在于，还包括涂覆胶液的步骤，基于所述胶液形成所述复合材料层的步骤包括：

在所述原始第二材料层的两表面分别涂覆所述胶液；

将所述原始第一材料层的表面放置在所述原始第二材料层的一表面上，将离型纸放置在所述原始第二材料层的另一表面上，以形成所述原始复合材料层；

且裁剪为多个所述子复合材料层后，将所述子复合材料层贴合，形成所述复合材料层的步骤包括：

从一所述子复合材料层表面去除所述离型纸，获取一表面为胶液的该子复合材料层；

将该子复合材料层表面具有胶液的一面放置在另一所述子复合材料层不带有胶液的表面上，对所述胶液进行固化，形成相邻所述子复合材料层之间的胶层。

4.根据权利要求1所述的X射线滤线栅的制备方法，其特征在于，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体的步骤包括：

控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压；

在控制所述模具对所述复合材料层进行保压的同时，对所述复合材料层进行加热；

继续控制所述模具对所述复合材料层进行保压，同时对所述复合材料层进行降温；

所述复合材料层降至室温后，控制所述模具从所述原始材料层上移开，从而得到所述滤线栅坯体。

5.根据权利要求4所述的滤线栅的制备方法，其特征在于，所述第二材料层为有机材料层，所述第一材料层为金属材料层；

控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压的步骤包括：

控制模具以15t-45t的压力，以1mm/s-10mm/s的加压速度从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压；

对所述复合材料层进行加热的步骤，包括：在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，将所述复合材料层加热至70℃-90℃。

6.根据权利要求5所述的滤线栅的制备方法，其特征在于，所述第二材料层为有机材料层，所述第一材料层为金属材料层；

对所述复合材料层加压的行程为5mm-20mm；

对所述复合材料层进行加热之后的步骤，包括：在控制模具以15t-45t的压力对所述复合材料层进行保压的同时，在70℃-90℃的温度下对所述复合材料层进行7min-15min的保温。

7.根据权利要求1所述的X射线滤线栅的制备方法，其特征在于，控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压之前的步骤还包括：

根据公式：

获取所述设定夹角θ，式中：θ为所述模具的加压面与所述第一表面之间的设定夹角，a为所述复合材料层在与所述第一表面垂直的方向上的长度，l为焦距，c为弹性变形补偿系数。

8.一种X射线滤线栅，其特征在于，包括交替层叠的第一材料层和第二材料层，所述第一材料层为X射线吸收层，所述第二材料层为X射线透射层；

所述X射线吸收层与所述X射线透射层分别经延长后在距所述X射线滤线栅设定距离处相交；

所述X射线透射层为有机材料层。

9.根据权利要求8所述的X射线滤线栅，其特征在于，所述X射线吸收层与所述X射线透射层之间设有胶层；所述胶层的厚度在2μm-10μm之间。

10.根据权利要求8所述的X射线滤线栅，其特征在于，所述X射线透射层的材质包括PET材料、PBT材料、PTT材料、PCT材料、PEN材料、PVC材料、PS材料、ABS材料中的一种或多种。

11.一种防散射X射线滤线栅的制备装置，其特征在于，所述装置包括：

制备模块，用于制备复合材料层，所述复合材料层中包括交替层叠的所述第一材料层与所述第二材料层，所述第一材料层对所述X射线的吸收率大于所述第二材料层；

控制模块，用于控制模具从所述复合材料层的第一表面对所述复合材料层加压，将所述复合材料层压制成纵截面呈梯形的滤线栅坯体，所述复合材料层的第一表面平行于所述复合材料层中的所述第一材料层或所述第二材料层的表面，所述模具的加压面与所述第一表面之间的具有设定夹角θ；

处理模块，用于对所述滤线栅坯体中包含所述第一材料层表面和所述第二材料层表面的面进行处理，以得到所述X射线滤线栅。

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