CN1300436A - 包括x射线滤光器的x射线检查装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线检查装置(1),包括X射线源(2)、X射线探测器(5)和设置在X射线源(2)与X射线探测器(5)之间的X射线滤光器(6)。X射线滤光器(6)包括滤光元件(7),特别是毛细管,而且可以通过控制各个滤光元件(7)中的X射线吸收液(32)的量控制每个滤光元件的X射线吸收率。根据加到各个滤光元件上的电压控制各个滤光元件中的X射线吸收液的量。滤光元件(7)形成为排列成堆的变形膜层(10)之间的间隙,所述膜堆被沿着垂直于膜层的方向伸展。邻近膜层沿着接缝(30)被彼此连接在一起。膜堆设置在刚性板(11)之间,缓冲元件(12)设置在刚性板与膜堆之间。缓冲元件可以沿着与膜堆伸展方向垂直的方向收缩。毛细管的截面形状与接缝宽度与接缝间距之比有关。

Description

包括X射线滤光器的X射线检查装置

本发明涉及X射线检查装置，该装置由X射线源、X射线探测器和X射线滤光器构成，该X射线滤光器设置在X射线源与X射线探测器之间，还包括多个滤光元件，可以通过调整每个滤光元件中的X射线吸收液的量调整滤光元件的X射线吸收率。

这种类型的X射线检查装置从国际专利申请WO96/13040得知。

X射线检查装置形成要检查的物的X射线图象，例如要进行射线检查的患者。X射线源利用X射线束照射物，而且由于物内X射线吸收率的局部差异，在X射线探测器上形成X射线图象。X射线滤光器确保X射线图象的亮度值的范围保持为有限值。以如下方式调整X射线滤光器，即一方面X射线束中几乎没有被物衰减的部分被X射线滤光器轻微衰减，而另一方面X射线束中被物大幅度衰减的部分基本上不衰减地透过所述滤光器。由于X射线图象的亮度值保持在有限范围内，可以容易地进一步处理X射线图象，以便最终清晰地产生低对比度的微小细节。

已知的X射线检查装置的X射线滤光器包括具有大量毛细管的管束，每个毛细管利用一端与X射线吸收液相连。X射线吸收液与这种毛细管的内壁的附着力与加到相应毛细管上的电压有关。具体地说，X射线吸收液相对于这种毛细管内壁形成的接触角与内壁和X射线吸收液之间的电压差有关。当接触角大于90°时，X射线吸收液几乎透过这种毛细管，而当接触角小于90°时，这种毛细管充满的X射线吸收液的量与电位差值有关。这样可以电控制毛细管对X射线吸收液的毛细管作用。根据加到毛细管上的电压控制每个毛细管中的X射线吸收液的量。

已知X射线检查装置的X射线滤光器的制造复杂，因此也昂贵，因为很难以规则图案束扎大量毛细管。

本发明的目的是提供一种X射线检查装置，该装置包括更容易制造的X射线滤光器。

该目的是通过根据本发明的X射线检查装置实现的，该装置的特征在于：

-包括可变形膜堆的X射线滤光器；

-各个滤光元件由各个可变形膜层之间的间隙形成；

-邻近膜层局部彼此连接在一起，可变形膜堆设置在刚性板之间；

-刚性板机械连接到可变形膜堆上；

-沿着垂直于膜层表面的方向伸展膜堆；以及

-缓冲元件设置在膜堆和至少一个刚性板之间，所述缓冲元件可沿着平行于膜层表面方向收缩。由于沿着垂直于膜层表面的方向伸展膜堆，例如通过沿着垂直于膜层表面的方向拉伸膜堆，在膜层彼此连接在一起的局部区域之间，邻近膜层之间产生间隙。随着进一步拉伸膜堆，在膜层之间产生更大的间隙，直到达到这些间隙的给定最大值。当膜堆被拉伸很多时，间隙又变小。间隙最好形成象毛细管一样，作为滤光元件。毛细管作为滤光元件，它的X射线吸收率通过调整所述毛细管内的X射线吸收液的量而进行调整。可以容易地拉伸膜堆，因为膜堆设置在刚性板之间，所以拉伸膜堆的力可以施加在刚性板上。机械连接确保施加在刚性板上的力产生一个作用在膜堆上的力，方向垂直于膜层表面，使得在膜层彼此之间没有连接在一起的区域处被拉开。刚性板不必是十足刚性的，但是应该与膜层相比相当不容易变形。这样实现了在垂直于膜层表面施加的力主要伸展膜堆，而刚性板不变形或者至少它们的变形实质上小得多。利用缓冲元件实现机械连接。例如，膜堆和至少一个刚性板各连接到缓冲元件的一侧上。随着利用刚性板垂直于膜层表面方向上向缓冲元件上施加力，缓冲元件沿着基本上平行于膜层表面的方向收缩。这样实现实际上整个膜堆中的邻近膜层在它们被彼此连接在一起的区域之间被拉开相等的距离。这样，可以在整个膜堆的膜层之间形成截面基本上相同的毛细管。这样实现X射线滤光器的空间分辨率在整个表面上基本相同。这样避免了由于X射线滤光器在X射线图象上产生的假象和/或干扰。最好，使用两个缓冲元件；在这种情况下，每个缓冲元件设置在膜堆和每个刚性板之间，以便实现特别高度均匀的空间分辨率。那么根据本发明的X射线检查装置能够形成高诊断质量的X射线图象，即低对比度的微小细节最终能够适当地再现在X射线图象中。

膜层最好是合成材料薄膜。当使用弹性膜层时，膜堆可以容易地沿着垂直于膜层平面的方向变形，使得在邻近膜层之间局部形成构成滤光元件的间隙。最好使用薄膜，因为它们几乎不吸收X射线，因此不影响X射线图象。有弹性、薄的膜堆容易处理；它们明显不象预成形的薄板那么易损坏。膜层最好很薄；例如，使用厚度为大约5μm的膜层。而且，膜层最好尽可能地透射X射线，使得X射线滤光器的X射线背景光吸收保持很低。而且，最好使用机械强度高能够承受X射线的膜层。已经发现聚丙烯砜(PPS)是适合作膜层的材料；聚乙烯对苯二酸酯(PETP)、聚丙烯和聚酯纤维也是适合的膜层材料。

最好通过沿着垂直于膜层平面的方向夹住它们来伸展膜堆。结果，邻近膜层在它们彼此没有连接在一起的区域局部分开。通过保持它们机械拉伸可以把伸展的膜堆保持在伸展状态。通过在拉伸之后猛烈降低膜层的弹性也可以保持膜堆伸展，例如通过瞬时加热或暴露于X射线或紫外辐射。

下面，将参考从属权利要求所限定的实施例详细描述本发明的这些和其他方面。

接缝的移位图案产生交替的接缝结构和毛细管。邻近膜层沿着接缝彼此局部连接。这样的交替结构非常坚固，最终有效利用毛细管的大部分空间。

可以通过局部彼此胶合膜层而容易地把膜层彼此局部连接。最好，在膜层上设置窄胶缝；它们作为接缝，沿着这些接缝膜层被彼此连接在一起，然后把具有胶缝的膜层叠放并可能加压。胶缝可以容易地沉积成结构粘合剂层的形式。粘合剂层中的粘合剂材料适合于粘合膜层。粘合剂层具有二维空间图案，构成粘合剂接缝。当使用这样的粘合剂层时，不必在大量的膜层上分别设置大量的窄粘合剂接缝。这样可以快速而且精确制造局部连接的膜堆，用于后面形成毛细管。

也可以通过在压力下局部加热膜层把膜层彼此局部连接在一起，而不使用粘合剂。这样热压缩或多或少融化邻近的膜层。当使用聚合物时，例如塑料膜层，最好在聚合物玻璃化温度之上加热聚合物，以便在膜层被局部彼此压在一起的区域内适当地粘合。最好，在邻近膜层之间使用间隔层，该间隔层局部阻止邻近膜层的粘合。间隔层以如下方式设计，即在间隔层上具有开口。邻近膜层可以通过相关间隔层两边上的自由开口彼此接触。当向各个膜层之间具有间隔层的膜堆施压时，邻近膜层在它们通过间隔层上的开口彼此接触的区域内被彼此连接在一起。在间隔层把邻近膜层局部分开的区域内，当膜堆被拉开时形成间隙。例如，开口是形成接缝的窄带，沿着所述接缝通过热压融化邻近膜层，以便它们沿着接缝彼此连接在一起。

毛细管的截面的形状由如下因素决定：膜堆沿着垂直于膜层表面方向的伸展程度、沿着平行于接缝之间膜层表面方向上的间隙、膜层被彼此连接在一起所沿着的接缝、以及所述接缝的宽度。当相连的膜层之间的规则图案的接缝比它们之间的间隙窄大约3倍，而且膜堆只被伸展一点时，获得近似眼状的形状；当进一步伸展膜堆时，产生六角蜂窝形状，而当进一步伸展膜堆时，获得具有轻微圆角的矩形形状。当使用蜂窝形状时，显然可以实现伸展的膜堆具有高机械强度。当相连的膜层之间的规则图案的接缝比它们之间的间隙窄大约2倍时，根据膜堆被伸展的多或少，获得钻石形状(具有轻微的圆角)或眼形状。当接缝比它们之间的间隙小得多时，而且膜堆只被伸展一点时，形成毛细管的截面为眼形状。伸展的膜层中毛细管的方向与伸展膜层中的接缝彼此之间的相对方向有关。例如，当使用直或曲而且彼此平行的接缝，分别形成直或曲的毛细管，而且当把接缝制成彼此会聚时，形成梯形毛细管。而且，可以使用这样的接缝，所述接缝成对平行延伸，而每对接缝彼此之间形成一个小角度。在这种情况下，获得如下形式的滤光元件，即所述毛细管彼此之间成角度。这样实现了实际上X射线束中的所有X射线以相同角度通过各个毛细管。这样，可以形成空间分辨率在X射线滤光器的中心与X射线滤光器的边缘之间几乎不变的X射线滤光器。

液态金属，例如值得注意的汞和镓，适合作为X射线吸收液。在这方面铯和铷也是适合的材料。当使用镓或铯时，这些金属应该加热至大约30℃，以便液化。当使用铷时，必须加热至大约40℃以便液化。而且，许多其他金属合金也适合用作X射线吸收液。值得注意的是，关于这方面含有元素钾、钠、锗、锂、钡、汞、锰、铋、铟、硫、金、铜或硒组分的合金也适用，因为可以使用这些元素的合金以便形成熔点低于100℃的组合物。

具有许多方法调整滤光元件中的X射线吸收液的量。可以根据加到滤光元件上的电压显著调整每个滤光元件中的X射线吸收液的量，这意味着滤光元件的壁与X射线吸收液之间存在电位差。这种方法是公知的，例如可以从国际专利申请WO96/13040(PHN15.044)和WO97/03450(PHN15.378)知晓。

最好通过设置在彼此之间不相连的部分膜层上的带状金属膜形成金属轨迹。例如，通过结构化的金属膜形成金属轨迹，所述金属膜也作为间隔层。金属轨迹作为电极，电压通过该电极加到各个滤光元件即毛细管上。电绝缘层确保X射线吸收液与电极之间不发生电击穿。例如，电绝缘层是电介质层。电绝缘层的厚度最好不超过几微米至10微米的数值，以便确保电介质层的X射线吸收率如此低，使得在X射线图象上看不到电绝缘层。另一方面，电介质层也不应该太厚，以至于滤光元件的响应时间长于几十毫秒。这样可以在一秒钟内容易地改变X射线滤光器的设置。这样可以精确地调整X射线滤光器的设置使之适合于一系列快速的不同的X射线图象；例如，当每秒钟形成三十、六十甚至更多的X射线图象时，对于各个图象都可以精确地调整X射线滤光器。

下面，参考下面的实施例并结合附图以举例方式详细描述本发明的这些方面和其他方面，其中：

图1是利用本发明的X射线检查装置的示意图；

图2是用于制造X射线滤光器的膜堆的一个例子的前侧方示意图；

图3是伸展图2中的膜堆形成的X射线滤光器的前侧方示意图；

图4是用于制造X射线滤光器的膜堆的另一个例子的前侧方示意图；

图5是伸展图4中的膜堆形成的X射线滤光器的前侧方示意图；以及

图6是根据本发明的X射线检查装置的X射线滤光器的滤光元件之一的详细平面图；

图1是根据本发明的X射线检查装置1的示意图。X射线源2发射X射线束3以便照射物4。由于物4中吸收X射线的差异，例如要进行射线检查的患者，在X射线探测器5的X射线敏感面15上形成X射线图象，所述X射线探测器5的X射线敏感面15设置成对着X射线源。高压电源51向X射线源2提供高电压。该实施例的X射线探测器5是图象增强器摄像机链，它包括X射线图象增强器16和摄像机18，X射线图象增强器16用于把X射线图象变换为出窗17上的光图象，摄像机18用于摄取光图象。入射屏19作为X射线图象增强器的X射线敏感面，把入射X射线变换为电子束，利用光电系统20把所述电子束成象在出窗上。入射电子束在出窗17的荧光层21上产生光图象。摄像机18通过光学耦合器22例如透镜系统或光纤耦合器耦合到X射线图象增强器16上。摄像机18由所述光图象产生电子图象信号，所述信号被加到监视器23上，以便使得X射线图象中的图象信息可以看到。也可以把电子图象信号加到图象处理单元24，以便进一步处理。

在X射线源2和物4之间设置了X射线滤光器6，用于局部衰减X射线束。通过调整单元50调整X射线滤光器6的每个X射线滤光元件7的X射线吸收率。调整单元50连接到高压电源51上，使得可以根据X射线源发射的X射线束3的强度调整X射线滤光器6。而且，调整单元50连接到摄像机。这样可以根据电子图象信号即根据X射线图象的图象信息，调整X射线滤光器。

图2是用于形成X射线滤光器的膜堆10的一个例子的前侧方示意图。图2示出平坦的、基本上为平行的膜堆10，该膜堆沿着垂直于图中示出的前视图的平面延伸。相应的结构粘合剂层14设置在每两个相邻膜层之间。粘合剂层包括例如沿着垂直于图中的纸面方向延伸而且总是设置在相邻膜层之间的胶带。膜堆设置在两个近似刚性板11之间。刚性板的变形比膜层和粘合剂层的变形小的多。在每个刚性板与膜堆10之间设置缓冲元件12。刚性板连接到相应的缓冲元件12上，每个缓冲元件连接到膜堆上。例如，每个缓冲元件连接到膜堆的相应端部(下或上)膜层上，例如利用粘合剂层14。利用中间的粘合剂层沿着垂直于膜层平面方向压膜堆，使得邻近膜层局部彼此连接在一起；具体地说，邻近的膜层在胶带33附近彼此接触，而在胶带之间保持彼此分离。这样，胶带形成接缝30，从而邻近膜层局部彼此连接在一起。

图3是通过拉伸图2的膜堆形成的X射线滤光器的前侧方示意图。沿着箭头40的方向拉伸膜堆10。例如通过沿着箭头方向拉一个或两个刚性板11完成拉伸。局部拉伸膜堆在邻近膜层之间产生间隙，即在它们彼此没有连接在一起的区域之间。由于使用胶带，膜层之间的间隙形状象毛细管7，沿着近似垂直于图面的方向延伸，平行于接缝30。膜堆拉伸的程度决定毛细管7的尺寸以及接缝和接缝间隙的尺寸。由于沿着垂直于膜层的方向拉伸，缓冲元件沿着平行于膜层的方向轻微收缩。这样实现主要沿着垂直于膜层的方向拉伸膜堆。缓冲元件最好是丙烯酸酯带的缓冲层。

图4是用于形成X射线滤光器的膜堆的另一个例子的前侧方示意图。膜堆中的每个膜层10与结构间隔层15相互交替。最好，间隔层15由厚度从大约5至500nm范围的铝带构成；最好使用厚度大约为20nm的铝带。当在压力下把膜层加热到玻璃化转变温度之上时，在邻近膜层之间没有铝带的区域内邻近的膜层被部分融化。利用这种热压处理把邻近膜层彼此局部连接在一起。在邻近膜层之间存在铝带的区域内，膜层不被热压处理彼此连接在一起。还发现玻璃化转变温度在70至500℃范围内的膜层非常适合应用这样的热压处理方法。

图5是通过拉伸图4的膜堆形成的X射线滤光器的平面示意图。沿着箭头40的方向拉伸膜堆10。例如通过沿着箭头的方向拉一个或两个刚性板11完成拉伸。拉伸膜堆在邻近膜层之间局部产生间隙，即在它们彼此没有连接在一起的区域。当使用平行间隔带时，形成大致平行的接缝，邻近膜层沿着所述接缝彼此连接在一起，例如通过热压处理。由于这种大致平行的接缝，膜层之间的间隙形状象毛细管，沿着近似垂直于图面的方向延伸，平行于接缝。膜堆拉伸的程度决定毛细管的尺寸以及接缝和接缝间隙的尺寸。由于沿着垂直于膜层的方向拉伸，缓冲元件沿着平行于膜层的方向轻微收缩。这样实现主要沿着垂直于膜层的方向拉伸膜堆。

图6是根据本发明的X射线检查装置的X射线滤光器的滤光元件之一的详细平面图。图6明显示出沿着垂直于一个毛细管的纵轴方向剖开的截面图，所述毛细管通过拉伸局部连接在一起的膜堆形成，如同参考图2、3、4和5所描述的一样。毛细管的壁由膜层10形成。在壁10对着内部的面上具有导电层15。例如导电层与参考图4和5描述的例子中使用的结构上的铝间隔层14是同一个层。如果没有使用间隔层，例如如同图2和3中所描述的例子中一样，则另外设置导电层。各个毛细管的导电层彼此电绝缘，以便确保可以彼此独立的方式电控每个毛细管中的X射线吸收液的量。在导电层上设置电绝缘层。电介质层确保在毛细管中的X射线吸收液与导电层之间没有电击穿。而且，用疏水涂层31覆盖导电层。疏水涂层与X射线吸收液之间的亲和力低。

Claims (10)

1．一种X射线检查装置(1)，包括，

X射线源(2)，

X射线探测器(5)，和

设置在X射线源与X射线探测器之间的X射线滤光器(6)，

其中X射线滤光器(6)包括多个滤光元件(7)，可以通过调整各个滤光元件(7)中的X射线吸收液(30)的量调整每个滤光元件(7)的X射线吸收率，

其特征在于：

X射线滤光器包括可变形膜堆；

各个滤光元件由各个可变形膜层之间的间隙形成；

邻近膜层局部彼此连接在一起；

可变形膜堆设置在刚性板之间；

刚性板机械连接到可变形膜堆上；

沿着垂直于膜层表面的方向拉伸膜堆；以及

缓冲元件设置在膜堆和至少一个刚性板之间，所述缓冲元件可沿着平行于膜层表面方向收缩。

2．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于局部邻近的膜层被彼此胶合或融合在一起。

3．如权利要求2所述的X射线检查装置，其特征在于各彼此连接在一起的邻近膜层对的接缝形状彼此相对移位。

4．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于结构化粘合剂层设置在分离的膜层之间。

5．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于结构化间隔层设置在各个膜层之间。

6．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于邻近膜层沿着接缝彼此连接在一起，每个接缝的宽度与邻近膜层之间的距离之比在0.1至0.4范围内，最好是大约1/4至1/3。

7．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于邻近膜层沿着接缝彼此局部连接在一起，每个接缝的宽度比邻近膜层之间的距离小得多。

8．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于所述X射线吸收液是液态金属。

9．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于

各个膜层上设置有金属轨迹，

金属轨迹上设置有电绝缘层，以及

电绝缘层上设置有疏水涂层。

10．如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于所述缓冲元件利用橡胶、粘滞弹性材料或弹性体材料形成。

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