CN1316937A - 伽马射线准直管的制造 - Google Patents

Abstract

一种在高密度材料制成的本体(1)上精确提供长窄通孔(11)的方法，本体(1)由多个部分本体(2,2＇,2″)形成，部分本体相互贴靠形成本体(1)。每个部分本体(2,2＇,2″)由一个外表面(5)、一个内表面(6)和一对边长表面(7,8)确定，外表面(5)是整个本体(1)的外表面的一部分、内表面(6)也是整个本体(1)的内表面的一部分，边界表面从外表面(5)延伸到内表面(6)。孔(11)通过机加至少一个相邻的部分本体(2,2″)的边界表面(7,8)生产出，每个孔(11)沿上述至少一个边界表面从外表面(5)延伸到内表面(6)，然后机加的部分本体(2,2＇,2″)牢固地相互安装在一起。

Description

伽马射线准直管的制造

本发明关于在高密度材料制成的本体上提供多个长而窄的通孔的方法。

本发明尤其、而不排它地关于整体的多通道准直管的生产，这种准直管用于人类或动物的辐射治疗装置，如ELEKTA AB′的伽马刀上。

对于如何生产整体的多通道的准直管及如何解决在钨、铀或铅等防辐射材料上提供数百个几何聚焦的长窄锥形孔(长度约200mm)的问题，已经有多种技术上的建议。该窄的通孔或小孔最好具有不同的尺寸或直径。生产这种长而小直径的锥形孔、数量大和具有高的几何精度的靠近的空间，这是一种技术上的挑战。另外，材料的加工也很困难，例如在采用烧结的钨的情况下，市场可买到的最大的单块的重约200公斤，因此，一吨重的准直管的尺寸相当大，这对烧结工业是一个挑战。

在一个准直管是一个单件的情况下，现有的生产方法是钻长孔、电火花加工和/或采用具有模塑孔的毛坯。钻孔及电火花加工是费时而又费钱的生产方法，要求同样尺寸的多个长的锥形孔及严格的精度要求构成了令人可怕的经济问题，在未分开的整块准直管出现机加误差的情况下还会由于废弃的危险而使问题更麻烦。在商业生产中笨重的烧结钨还具有技术上的尺寸限制的问题。单块毛量达几吨的铀已模制出来，从技术和/或理论的角度看，它是一种令人感兴趣的材料选择，然而在非军事生产中，人们还是不太了解这种材料的。另一种生产方法是精确模塑带孔坯料，这也很费时间，并要求后处理，尤其是在拱形准直管上加工的长窄孔从准直管的外部到内部膨胀(扩胀)时就更有问题。

本发明的目的是提供一种比较便宜而适用的在高密度材料上生产长窄孔的方法。

本发明的进一步的目的在于提供一种方法，它在可选定部分上的横向及纵向生产细长孔。

按照本发明，这些目的可用引言部分的方法来达到，其特征在于：本体由多个部分本体形成，部分本体安置成相互靠近并形成一个本体，每个部分本体由外表面、内表面和一对边界表面确定，外表面是整个本体的一部分、内表面也是整个本体内表面的一部分，一对边界表面从外表面伸到内表面，上述孔通过机加至少一个相邻部分本体的边界表面来生产出，每个孔沿着至少一个边界表面从外表面伸到内表面，机加后的部分本体牢固地相互固定在一起。

从所附权利要求中叙述的特征中将可以清楚本发明的进一步进展。

下面将参照附图以示例形式来说明本发明的优选实施例，其中：

图1表示由本发明的方法生产的一个准直管实施例的轴向剖视图，

图2是轴向剖视图的分解图，它相对图1转动了90°，表示该准直管的部分本体；

图3是表示图2中的一个部分本体的平面视图，

图4是图1～3实施例的组装后的准直管的平面视图，

图5表示沿图1中A-A线的放大的孔或小孔的横剖面构形，

图6类似于图5，表示另一种横剖面构形，

图7表示缩小的准直管又一实施例的平面视图，它是由本发明的方法生产的，

图8是图7的又一实施例的准直管的侧视图，

图9分别概略示出部分本体上的孔的定位、为防止辐射漏泄的部分本体、朝向相邻的部分本体的边界表面可能的设计，

图10更详细地表示部分本体边界表面中孔的设计，

图11是图7～10中实施例的部分本体的透视图，

图12表示图9中一个部分本体的边界表面、为防止径向辐射漏泄并朝向相邻的部分本体的可能设计，

图13表示部分本体表面为防止相邻孔之间的辐射漏泄并朝向相邻部分本体的进一步的又一设计，

图14更详细地表示沿图9中B-B线剖视图，它示出部分本体的边界表面的构形，

图15表示分开状态的一对匹配的部分本体边界表面的凸起和凹陷的情况，

图16类似于图15，它示出边界表面的另一形状的凸起和凹陷。

本发明的方法可有利地用于大多数场合，其中，在硬质材料、高密度材料或金属、如钨、铀、钴和铱制成的本体上加工出多个长窄孔或通道。虽然本发明可实施成各种几何形状，下面将参照多通道的准直管来描述，这种准直管用于人类或动物的辐射治疗装置，如ELEKTAAB′s伽马刀上。因此，这里可参见瑞典专利8602025-2(US-A-4780898,EP7850124.7)。该准直管是一个基本为半球形厚壳形或拱形的半体。在图示的例子中，壁厚最好约为200mm，孔的数量约为200个，孔的直径为1～8mm。

图中相应的细节由同样的参照数字表示。

参见图1～3，它们示出用本发明的方法生产的准直管的第一个实施例。

正如图1所示，本体1由多个部分本体2形成，部分本体2安置成相互靠近并形成本体1。部分本体用如焊接和/或包盖3相互牢固地固定在一起，包盖3在图4中以虚线表示。每个部分本体2做成象一个圆盘，它绕着本体1的对称轴4对称，每个盘的锥度角相互不同(见图2)。另外，每个部分本体2由外表面内表面和一对边界表面确定，外表面5是整个本体1的外表面的一部分，内表面6是整个本体1的内表面的一部分，一锥形的边界表面7和8从外表面5伸到内表面6。部分本体2赖以相互贴靠的边界表面7和8基本上导向拱形的中心9(在半球形壳的情况下导向球心)、如图1所示。

多个长窄通孔、射线通道、槽或小孔11从整个本体1的外表面5伸到其内表面6，这些孔均通过机加相邻部分本体2(见图4)的边界表面7、8中的一个生产出。参见图5，在部分本体2′的一个上的边界表面7上生产出射线通道11的槽10的一半，而另一半在相邻部分本体2″的连接边界表面8上生产，该槽与上述一半槽相对，从而使它们一起确定一个通道11(见图3)。另外，槽10仅开在一个部分本体2″的边界表面8上，通道11由一个边界表面8上的槽10和相对的、未加工的相邻部分本体2′的边界表面7确定，如图6所示。

由于槽10是通过机加部分本体2的边界表面7、8而产生的，故孔或通道11的横剖面形状可按需要设计成各种形状、如圆形、半圆形、椭圆形、三角形、长方形(见图5和6)。结果，通常通道11从外表面5到内表面6的纵向构形可以按需要设计成均匀厚度的、连锁或台阶式倾斜的。例如在图13中，所示的通道11的横剖面从外表面5到内表面6逐渐增大。当然，采用本发明的方法，如果需要可以生产出弯曲形状的、尺寸(直径)相互不同的通道11。

因此，槽10是通过机加部分本体2的边界表面7和/或8而产生的。可采用研磨、铣削、电火花加工和/或刨削来进行加工，如果本体1的材料足够软，(如铅)，还可采用冲压来生产槽。然而，如果准直管由铅制造，必须将铅封装起来(见图4的盖3)。除了上述材料外，还可用铁来制造准直管。在此情况下，部分本体2的槽10做得比较大，具有机加成如上所述的射线通道的钨、铀、钴、铱或类似材料的插件以合适的方式安置在槽内。

轴向对称的圆盘对生产(切削)来说具有最佳的几何形状，并能很容易地组装成具有可保持的几何精度。这种生产方法比较便宜而且容易进行，可以用难于生产整块的笨重的本体的材料来制成部分本体(如先有技术的设计中具有开孔的准直管)。

在图7～11中，示出了本发明的另一实施例。它与上述实施例的不同之处主要在于：部分本体2、2′、2″不做成锥形的环状圆盘，而是做成“半桔瓣形”，亦即本体1的部分本体2做成同样的扇形段，它们的边界表面7和8导向本体2的对称轴4(特别参见图7和11)。在此情况下同样也加工在部分本体2、2′、2″的边界表面7和/或8上的孔11的槽10安置在每个边界表面7、8的共同平面上，每个平面穿过上述对称轴4(见图7)。至于其它方面，孔11如第一个实施例所述的那样进行生产和加工，与圆盘型式相比，“桔瓣形”包括较大量的部分本体，这些部分本体的在生产技术上使其尺寸具有更有利的条件，对于敞开的槽而言，它们具有同样的可接近性。

因此这种准直管的原理和基础是将它的本体(对称地)分为多个选定部分的平面，所有平面均切割准直管的聚焦点，在部分本体的边界表面上设置敞开的通道，上述通道朝向同一个聚焦点。组装后，该部分本体一起形成具有聚焦的贴近的通道或槽的封闭的准直管。

边界表面可以做成与聚焦平面完全相同，或者做成与聚焦平面有较小的几何差异，从而可消除边界表面之间的横向上的辐射漏泄(通过插上不同的密封件)。有较小的差异指的是改变到聚焦平面的距离，按照准直管通道的横截面的次序改变上述聚焦距离。

将准直管分开具有导致分离处或边界表面7、8产生不合要求的辐射漏泄的危险，这一点必须考虑到。该危险可通过打褶的各段来从构形上消除。在各段平面上的褶最好用车削加工制成。

图9和11～16概略示出了不同设计的漏泄密封件。正如图9和11中看出的，“桔瓣式”上已具有漏泄密封，对本专业技术人员而言，可以看出，该密封也可加到“盘式”上。边界表面7和8具有环形的、同心的褶，在径向形成与凹陷13交替的凸起12，凸起12和凹陷13安置成绕本体1的对称轴4的同心圆，因此所有部分本体(如2′)上的凸起12紧密地贴合到相邻的部分本体(如2″)的相应的凹陷13中，反之亦然(参见图10和16)。这就可使部分本体2在组装成整个本体1时能相互正确而稳固地相互安置在一起，这是一大优点。除了打褶结构外，边界表面7、8还可加工成波纹状、曲折形、台阶形等，它们分别包括密封交错的凸起和凹陷。

正如图12所示，该褶可以做成直的、平行的线，而不是同心圆。

为了防止相邻通道11之间的辐射漏泄，有利地安置了这些褶，每个褶从相应部分本体2的外表面5伸到它的内表面6，基本上是朝向部分本体的对称轴4，这从图13中示出。

在图15和16中概略示出打褶结构或边界表面7、8构形的例子，它们示出沿图12中的通道11中的C-C线的剖面。在图15中，边界表面加工成具有三角形的褶、每个部分本体2′的凸起12宜配合在相邻部分本体2″的匹配的凹陷13中，反之亦然。除了如上所述形成凸起和凹陷外，它们还可以是长方形的，在此情况下，部分本体2′的凸起12的平的表面在组装本发明的准直管时将如图16所示，贴靠相应部分本体2″的匹配凹陷13的平的表面上，反之亦然。

另外，在平的边界表面中，通过一个插入件、如装在相邻的部分本体(未示出)的边界表面中的相对的槽中的环形件，也能起到辐射密封功能。加压烧结也是一种可获得辐射密封性的可采用的技术。

在上面的描述中，已经提到可用多种材料制造准直管，如果采用如铅或铀这样的材料，最终产品由于其毒性和辐射安全方面的原因，要包封在防锈和防腐蚀的材料中。

本发明不仅限于已描述和图示的内容，还可以在所附权利要求的范围内进行修改。

Claims (10)

1．一种在高密度材料制成的本体(1)上精确提供多个长窄通孔(11)的方法，其特征在于；本体(1)做成多个部分本体(2,2′,2″)的形式，这些部分本体相互贴近以形成上述本体(1)，每个部分本体(2,2′,2″)由外表面(5)内表面(6)和一对边界表面(7,8)确定，该外表面(5)是整个本体(1)的外表面的一部分，内表面(6)是整个本体(1)的内表面的一部分，一对边界表面(7,8)从外表面(5)延伸到内表面(6)，上述孔(11)通过机加相邻部分本体(2′,2″)的边界表面(7,8)的至少一个表面来生产，每个孔(11)沿上述至少一个边界表面(7,8)从外表面(5)延伸到内表面(6)；由此机加的部分本体(2,2′,2″)相互牢固地固定在一起。

2．如权利要求1的方法，其特征在于：每个孔(11)是直线围成的，并是通过在部分本体(2′)的边界表面(7)上用研磨、铣削、冲压等方法形成的槽(10)生产的，以同样的方法在相邻的部分本体(2″)的边界表面(8)上生产出相互作用的槽(10)，该槽与前面所述的槽相对；上述槽一起确定该孔(11)。

3．如权利要求1的方法，其特征在于：每个孔(11)是通过在两个相邻的部分本体(2′,2″)中的一个上用研磨、铣削、冲压等方法加工的槽(10)来生产的，上述孔(11)由一个边界表面(8)上的槽(10)和另一边界表面(7)上的未加工的相对的部分确定。

4．如权利要求2或3的方法，其特征在于：每个槽(10)的剖面形状为半圆形、三角形、长方形或类似形状。

5．如权利要求4的方法，其特征在于：孔(11)的槽剖面从内表面(6)到外表面(5)逐渐加大。

6．如前面权利要求的任何一个的方法，其特征在于：边界表面(7,8)做成具有凸起(12)和凹陷(13)的构形，一个部分本体(2′)的凸起(12)在组装本体(1)时，紧密地配合在相邻的部分本体(2″)的凹陷中。

7．如前面权利要求的任何一个的方法，其特征在于：整个本体(1)基本为拱形，每个部分本体(2)做成圆盘形，它的边界表面(7,8)基本导向拱形的中心(9)。

8．如前面权利要求的任何一个的方法，其特征在于：整个本体(1)基本为拱形，每个部分本体(2)做成形状象扇段那样的构件，它们的边界表面导向拱形的对称轴(4)。

9．如前面权利要求的任何一个的方法，其特征在于：部分本体(2,2′,2″)由焊接和/或包盖装置相互牢固地装在一起。

10．一种产品的用途，该产品由前面权利要求中任何一个的方法生产，该产品用作如人类或动物的辐射治疗装置中的准直管。

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