CN114010209A - 一种防散射光栅及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防散射光栅及其制造方法，该防散射光栅包括隔板，隔板交叉设置并围合成通道以构成通道阵列，隔板用于吸收散射射线，通道的方向与初级射线的方向相同，以使初级射线顺利通过。进一步的，防散射光栅的四周设置有围槽，围槽用于填充高分子聚合物材料，以提高防散射光栅的整体刚度以及抗扭刚度。进一步的，防散射光栅的顶面和/或底面设置有盖板，盖板可以通过胶粘的方式与防散射光栅粘接在一起，以进一步增加防散射光栅的整体刚度，同时还能防止异物进入通道中。此外，使用3D打印技术能够精准控制防散射光栅的成型过程，制造精度高，避免较大的工件误差。本发明的防散射光栅可有效吸收散射射线，降低对检测结果的影响。

Description

一种防散射光栅及其制造方法

技术领域

本发明涉及X射线领域，特别是涉及一种防散射光栅及其制造方法。

背景技术

X射线断层扫描设备即CT设备，广泛应用于医疗检测、工业检测、安防检测领域。其主要结构如图1所示。X射线球管1用于产生入射射线10(即X射线)，入射射线10透射过待测物体2到达探测器3，通过探测器检测X射线的强度，再据此重建图像，从而显示出待测物体2的断层结构。

但是，由X射线球管1发出的入射射线10在待测物体2内由于不可避免的相互作用而被散射，使得在探测器3上除初级射线11之外也出现了散射射线12。该散射射线12可能会对探测器3检测到的结果造成影响，导致最终的图像上出现较多噪声。

因此，需要提出一种防散射光栅，以最大程度地吸收散射射线而不对初级射线造成影响。

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供一种防散射光栅及其制造方法，用于解决现有技术中散射射线对检测结果造成影响的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种防散射光栅，所述防散射光栅包括隔板，且所述隔板交叉设置并围合成通道以构成通道阵列，且通过所述隔板吸收散射射线，所述通道的方向与初级射线的方向相同，以通过所述通道阵列使所述初级射线顺利通过。

可选地，所述隔板包括第一隔板及第二隔板，所述第一隔板平行于所述防散射光栅的长度方向，所述第二隔板平行于所述防散射光栅的宽度方向，构成四棱台形的通道。

可选地，所述隔板与所述防散射光栅的底面形成夹角P，其中0＜P≤90°。

可选地，所述隔板的厚度为0.05mm～0.5mm。

可选地，所述隔板临近所述防散射光栅的顶面的厚度小于临近所述防散射光栅的底面的厚度。

可选地，所述隔板的材料为钨、钼、钽、及铼中的一种或组合成的合金材料。

可选地，所述隔板的截面形状为三角形或倒T形，所述防散射光栅的截面形状包括直线形或弧形。

可选地，所述防散射光栅的四周设置有围槽。

可选地，所述防散射光栅的顶面和/或底面设置有盖板，所述盖板为高分子聚合物材料或碳纤维复合材料板，所述盖板通过胶粘的方式与所述防散射光栅粘接在一起。

本发明还提供一种防散射光栅的制造方法，任一上述防散射光栅采用3D打印技术制作。

如上所述，本发明的防散射光栅及其制造方法，具有以下有益效果：本发明提供了一种防散射光栅，用以最大程度地吸收散射射线而不对初级射线造成影响。该防散射光栅包括隔板，隔板交叉设置并围合成通道以构成通道阵列，隔板用于吸收散射射线，通道的方向与初级射线的方向相同，以使初级射线顺利通过。防散射光栅的四周设置有围槽，围槽用于填充高分子聚合物材料，以提高防散射光栅的整体刚度以及抗扭刚度。防散射光栅的顶面和/或底面设置有盖板，盖板为高分子聚合物材料或碳纤维复合材料板，盖板可以通过胶粘的方式与防散射光栅粘接在一起，以进一步增加防散射光栅的整体刚度，同时还能防止异物进入通道中，此外，使用3D打印技术能够精准控制防散射光栅的成型过程，制造精度高，避免较大的工件误差。

附图说明

图1显示为现有技术中X射线断层扫描设备的结构示意图。

图2显示为本发明中带有弧形防散射光栅的X射线断层扫描设备的结构示意图。

图3显示为本发明中带有直线形防散射光栅的X射线断层扫描设备的结构示意图。

图4显示为图3中区域A的放大结构示意图。

图5显示为本发明中隔板的截面结构示意图。

图6显示为本发明中带有围槽的防散射光栅的俯视结构示意图。

图7显示为本发明中带有盖板的防散射光栅的正视结构示意图。

元件标号说明

1 X射线球管

2 待测物体

3 探测器

4 防散射光栅

10 入射射线

11 初级射线

12 散射射线

40 隔板

41 围槽

42 第一盖板

43 第二盖板

51 长度方向

52 宽度方向

400 通道

401 第一隔板

402 第二隔板

P 夹角

A 区域

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。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

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，遂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型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施例提供一种防散射光栅，如图2-3所示，所述防散射光栅4设置于待测物体2与探测器3之间，所述防散射光栅4用于吸收散射射线12并使所述初级射线11顺利通过。

具体地，所述X射线球管1发出的入射射线10透射过待测物体2后形成初级射线11及散射射线12，所述初级射线11与所述入射射线10的方向保持一致，并被探测器3捕捉用于构建图像；所述初级射线11在待测物体2内由于不可避免的相互作用而被散射，形成方向杂乱的所述散射射线12，所述散射射线12可能会对探测器3检测到的结果造成影响，导致最终的图像上出现较多噪声。所述防散射光栅4可以有效地吸收所述散射射线12从而避免对探测器3的测试结果造成影响，以达到对所述散射射线12的屏蔽作用。

可选地，所述防散射光栅4的截面形状包括弧形(如图2所示)或直线形(如图3所示)。理想情况下，弧形的防散射光栅4为最佳选择，因为X射线球管1可以抽象为点光源，入射射线10以X射线球管1为圆心呈发散状向外发射，弧形的防散射光栅4与每条初级射线11都呈垂直状态，可以最小程度的减少对初级射线11的遮挡。实际中，由于制造工艺的限制很难做出完美弧形的防散射光栅4，直线形的防散射光栅4较为常见。通常情况下X射线球管1距离防散射光栅4距离较远，即使是弧形的防散射光栅4，其曲率半径也很大，因此可以将直线形的防散射光栅4等同于曲率极小的弧形的防散射光栅4。

进一步地，所述防散射光栅4包括隔板40，且所述隔板40交叉设置并围合成通道400以构成通道阵列，且通过所述隔板40吸收散射射线12，所述通道400的方向与初级射线11的方向相同，以通过所述通道阵列使所述初级射线11顺利通过。

作为示例，如图4所示，所述隔板40包括第一隔板401及第二隔板402。所述第一隔板401平行于所述防散射光栅4的长度方向51，所述第二隔板402平行于所述防散射光栅4的宽度方向52，构成四棱台形的通道400。

可选地，所述第一隔板401非必须的限于彼此平行，所述第二隔板402也非必须的限于彼此平行，所述第一隔板401及第二隔板402的方向也可以任意改变，只要形成通道400使所述初级射线11顺利通过即可。例如最终形成的通道400的形状也可以是三棱台形。

进一步地，所述隔板40与所述防散射光栅4的底面形成夹角P，其中0＜P≤90°。

可选地，从所述防散射光栅4的中心到边缘，所述夹角P的角度依次减小。

具体地，因为入射射线11是以X射线球管1为圆心呈发散状向外发射，而防散射光栅4无法保证与每条初级射线11都呈垂直状态，因此需要对通道400的方向做出调整。在所述防散射光栅4靠近中心的位置，所述初级射线11与防散射光栅4基本呈垂直状态，隔板40需要与所述防散射光栅4的底面也呈垂直状态，以形成垂直的通道400使所述初级射线11顺利通过；在所述防散射光栅4靠近边缘的位置，所述初级射线11与防散射光栅4呈一定角度，隔板40需要与所述防散射光栅4的底面也呈一定角度，以形成通道400使所述初级射线11顺利通过。因此，为了适应所述初级射线11与防散射光栅4的角度，从所述防散射光栅4的中心到边缘，所述夹角P的角度依次减小。需要说明的是，所述夹角P的角度并非限定为从所述防散射光栅4的中心到边缘依次减小，夹角P的角度也可以根据实际情况进行调整，例如从所述防散射光栅4的一端到另外一端，夹角P的角度依次减小。

进一步地，所述隔板40的厚度为0.05mm～0.5mm，例如可以是0.05mm、0.2mm、0.4mm、0.5mm。

进一步地，所述隔板40的高度及厚度是可调节的，若干个所述隔板40的高度及厚度的调节彼此独立。若干个所述隔板40可以是等厚度等高度，也可以是不等厚度不等高度，这样就可以分别调节各个通道400对所述散射射线12的屏蔽效果。

进一步地，所述隔板40临近所述防散射光栅4的顶面的厚度小于临近所述防散射光栅4的底面的厚度。具体地，所述隔板40的上半部的厚度薄，可以减小对初级射线11的吸收，增加信号强度；同时保证一定的容差性，防止隔板40制造精度或者X射线球管1和探测器3运动轨迹波动的问题，造成对散射射线12的屏蔽效果波动，屏蔽效果太过于敏感。

进一步地，如图5所示，所述隔板40的截面形状为三角形或倒T形。

进一步地，所述隔板40的材料为钨、钼、钽、及铼中的一种或组合成的合金材料。

进一步地，所述防散射光栅4的四周设置有围槽41，如图6所示，所述围槽41能够提升所述防散射光栅4的整体刚度。此外，所述围槽41也可以用于填充高分子聚合物材料，以进一步提高所述防散射光栅4的整体刚度以及抗扭刚度，所述高分子聚合物材料包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、工程塑料等材料，所述高分子聚合物材料密度低，质量轻，在提高所述防散射光栅4刚度的同时又不会影响对所述散射射线12的屏蔽效果。

进一步地，所述防散射光栅4的顶面和/或底面设置有盖板，所述盖板为高分子聚合物材料或碳纤维复合材料板，所述盖板可以通过胶粘的方式与所述防散射光栅4粘接在一起，从而进一步增加所述防散射光栅4的整体刚度，同时还能防止异物进入通道400中。

具体地，如图7所示，所述防散射光栅4的顶面及底面分别设置有第一盖板42及第二盖板43，所述第一盖板42及第二盖板43为高分子聚合物材料或者碳纤维复合材料板，从而增加所述防散射光栅4的整体刚度，同时还能防止异物进入通道400中。

本实施例还提供一种所述防散射光栅4的制造方法，所述防散射光栅4采用3D打印技术制作。传统的铸造、切削等工艺制作所述防散射光栅4存在误差较大的问题，且容易出现毛糙等不平整的问题。采用3D打印技术则可以精准控制所述防散射光栅4的成型过程，制造精度高，避免较大的工件误差。具体地，所述3D打印机通过激光选区融化的方法，用激光将金属粉末融化并烧结固化在一起，通过一层层的铺敷烧结最终得到所述防散射光栅4。

综上所述，本发明提供了一种防散射光栅及其制造方法，用以最大程度地吸收散射射线而不对初级射线造成影响。该防散射光栅包括隔板，隔板交叉设置并围合成通道以构成通道阵列，隔板用于吸收散射射线，通道的方向与初级射线的方向相同，以使初级射线顺利通过。防散射光栅的四周设置有围槽，围槽用于填充高分子聚合物材料，以提高防散射光栅的整体刚度以及抗扭刚度。防散射光栅的顶面和/或底面设置有盖板，盖板为高分子聚合物材料或碳纤维复合材料板，盖板可以通过胶粘的方式与防散射光栅粘接在一起，以进一步增加防散射光栅的整体刚度，同时还能防止异物进入通道中，此外，使用3D打印技术能够精准控制防散射光栅的成型过程，制造精度高，避免较大的工件误差。

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 (10)

1.一种防散射光栅，其特征在于，所述防散射光栅包括隔板，且所述隔板交叉设置并围合成通道以构成通道阵列，且通过所述隔板吸收散射射线，所述通道的方向与初级射线的方向相同，以通过所述通道阵列使所述初级射线顺利通过。

2.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于，所述隔板包括第一隔板及第二隔板，所述第一隔板平行于所述防散射光栅的长度方向，所述第二隔板平行于所述防散射光栅的宽度方向，构成四棱台形的通道。

3.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于，所述隔板与所述防散射光栅的底面形成夹角P，其中0＜P≤90°。

4.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于：所述隔板的厚度为0.05mm～0.5mm。

5.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于，所述隔板临近所述防散射光栅的顶面的厚度小于临近所述防散射光栅的底面的厚度。

6.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于，所述隔板的材料为钨、钼、钽、及铼中的一种或组合成的合金材料。

7.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于，所述隔板的截面形状为三角形或倒T形，所述防散射光栅的截面形状包括直线形或弧形。

8.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于，所述防散射光栅的四周设置有围槽。

9.根据权利要求1所述的防散射光栅，其特征在于，所述防散射光栅的顶面和/或底面设置有盖板，所述盖板为高分子聚合物材料或碳纤维复合材料板，所述盖板通过胶粘的方式与所述防散射光栅粘接在一起。

10.一种如权利要求1～9中任一所述防散射光栅的制造方法，其特征在于：所述防散射光栅采用3D打印技术制作。

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