CN1965373A

CN1965373A - 防散射格栅

Info

Publication number: CN1965373A
Application number: CNA2005800190734A
Authority: CN
Inventors: W·埃肯贝克
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2007-05-16
Also published as: WO2005122184A3; JP2008501975A; WO2005122184A2; EP1759395A2; US20070258566A1

Abstract

本发明涉及一种防散射格栅(1)，该防散射格栅由承载壁(10)和对其横向的分隔壁(20)组成。这些分隔壁(20)的鼻形物(22)插入到承载壁(10)的孔(11)中，并通过激光焊接固定到那里。鼻形物(22)优选从承载壁的背面突出，以便使焊接和对准便利。此外，提出了各种工具，这些工具有助于防散射格栅的准确组装。

Description

防散射格栅

技术领域

本发明包括一种防散射格栅及其部件，具有这种防散射格栅的探测器和检查设备，以及用于制造这样的防散射格栅的辅助工具。

背景技术

X射线的散射会严重地降低X射线探测器的图像质量。防散射格栅(ASG)让X射线只在一个小角度范围内透射，借此限制大量的散射X射线。这种防散射格栅的最简单形式包括重金属薄箔(例如钨或钼，厚度0.1mm，高度20mm)被低X射线吸收的材料(例如空气或塑料，厚度1mm)隔开的一维夹心结构阵列。二维阵列理应给出更高的效率，但很难由金属箔制作。为此目的已提出若干方法，但迄今为止这些方法具有差的质量或稳定性、高度复杂、高成本或对小像素尺寸不适舍的缺点。

发明内容

根据这种情况，本发明的目的是提供一种可容易地以高精确度制作的二维防散射格栅。

分别用根据权利要求1的防散射格栅、根据权利要求6的承载壁、根据权利要求7的分隔壁、根据权利要求8的探测器、根据权利要求9的检查设备以及根据权利要求10、11和13的辅助工具来达到这个目的。在从属的权利要求中揭示一些优选实施例。

根据本发明的防散射格栅包括以下部件：

至少两个承载壁，它们排列成互相间隔开，其中每个承载壁包括多个孔。该承载壁例如可互相平行排列并在防散射格栅的整个宽度上延伸，与传统的一维ASG的壁相同。该承载壁中的那些孔优选按行排列，其中每行包括至少两个这样的孔。

-至少一组分隔壁，其中所述这组分隔壁在两个承载壁之间排列成互相间隔开，并对所述承载壁是横向的(即，成约90°的角度)。于是，这些分隔壁覆盖二维防散射格栅的第2维。通常，有多于一组的这样的分隔壁，其中每组对应于二维防散射格栅的一层。此外，每个分隔壁包括至少两个在分隔壁的相对侧上的耦合元件，其中每个耦合元件固定在相邻承载壁的孔中。

上述防散射格栅具有这样优点，它能仅仅由两种部件制作，即承载壁和分隔壁。该防散射格栅能由这些部件一层一层地组装，其中每个制造步骤包括加一个承载壁和一组与所述承载壁相应的分隔壁。由于承载壁中的孔，分隔壁的精确放置和取向是预定的。

承载壁和/或分隔壁优选由例如原子量Z＞50的重金属的箔或片制成。该金属箔的厚度优选为0.05-0.5mm，典型值是约0.1mm。通过激光切割特别能实现准确的壁形状。

承载壁和分隔壁的几何排列主要由这些壁的形状和孔的排列预定。防散射格栅的这些壁通常相对焦点对准，其中所述焦点可以处在有限或无限的距离(在后者的情况下这些壁是平行的)。

优选每个分隔壁用两个耦合元件固定在每个承载壁的两个相应的孔中，以便提供确定取向的稳定连接。

分隔壁的耦合元件优选是鼻形物(突起物)，它们贯穿承载壁中的孔，从承载壁的背面突出过一点距离。这种分隔壁当然必须包括凹进部分，它们为相邻分隔壁的突出鼻形物提供必要的间隙。耦合元件的所述突出具有这样优点，它们允许在承载壁相对侧上的分隔壁的相互对准，并且它们为承载壁的距离调整提供游隙。此外，这些突出可用于永久固定分隔壁到承载壁上。

根据一个优选实施例，分隔壁通过焊接，例如激光焊接，永久地固定到承载壁上。在上述实施例方面，焊接具有特别的优点，其中，耦合元件从承载壁的背面突出，因而便于焊接目的。

为了便利防散射格栅的制作，承载壁上的孔优选具有一个锥形引入段，该段提供一种具有大开口的漏斗，该开口容易被耦合元件碰上。然后，该漏斗引导耦合元件到孔的较紧部分，在这里实现耦合元件在孔中的一种压配合。

同样，耦合元件可以具有横截面缩小的锥形引入段，以使它们容易被引入到具有正常(或扩大)的直径的孔中。

本发明还包括一种用于上述种类防散射格栅的承载壁，该承载壁具有多个孔，分隔壁的耦合元件可固定到所述多个孔中。此外，本发明包括一种用于这样防散射格栅的分隔壁，即具有可固定在承载壁的孔中的在相对侧上的至少两个耦合元件的壁。因此，不仅完整的、组装的防散射格栅，而且这种防散射格栅专用的部件都被本发明的保护所涵盖。

另外，本发明涉及包括上述种类的防散射格栅的辐射探测器，特别是X射线探测器。这种探测器的防散射格栅通常安排在传感器单元(像素)阵列附近，这些传感器单元对将被测量的辐射是敏感的。

本发明还包括具有X射线源和包括上述种类的防散射格栅的X射线探测器的检查设备。该检查设备例如可以是SPECT(单光子发射计算断层摄影)或者PET(正电子发射计算断层摄影)设备，其中X射线源是分布在目标内的放射性物质。或者，该检查设备可以是像以X射线管作为X射线源的CT系统这样的X射线设备。

上述分隔壁、承载壁、探测器和检查设备是与如上述的防散射格栅有关的。关于这些物件的细节、优点和进一步研制的信息可以在以前的叙述中找到。

本发明还包括用于制造上述种类的防散射格栅的辅助工具。第1种辅助工具包括在其间有锥形槽的引导元件，该锥形槽适于引导分隔壁的耦合元件到承载壁的孔中。因此，这种工具具有漏斗作用，该作用便于将耦合元件引入到小孔中。

另一种用于制造防散射格栅的辅助工具(在“具体实施方式”中称为第2/第3辅助工具)包括一组(优选是锥形的)隔离元件，其中每个隔离元件能引入到相邻分隔壁之间的间隔中，以便对准它们。根据等效定义，这种工具可被描述为具有分隔壁能引入到其中的凹口或凹槽，其中在所述凹口之间的脊部对应上述隔离元件。在一组分隔壁的一侧已经固定到承载壁之后且第2承载壁放置在这些分隔壁上之前，特别使用这种工具。在这种情况下，在分隔壁通过焊接永久地固定到所述承载壁上之前，它们的对准是必要的。此外，在下一个组装步骤，所有分隔壁的耦舍元件必须同时被引入到第二个承载壁的孔中。这个困难的过程由于分隔壁的准确对准变得容易，这仍然由上述辅助工具来完成。

根据一个优选实施例(在“具体实施方式”中称为第2辅助工具)，上述辅助工具还可以包括用于承载壁的支座，为了相对于固定的、或相对的参考调整分隔壁而使用它们。“相对的参考”按定义是根据辅助工具操作的地方而改变的参考。因此，典型的相对参考是支座接触的承载壁。相反地，“固定的参考”是与辅助工具的当前工作位置无关的，并例如可以是防散射格栅的底部或周围环境中的固定位置。固定参考具有避免定位误差积累的优点。具有支座的辅助工具特别可以用于在承载壁和分隔壁之间形成直角。

第4种用于制造防散射格栅的辅助工具包括用于在相对防散射格栅的固定参考点(例如它的底部)的预定位置处定位承载壁的至少一个夹具。这种工具具有避免定位误差积累的优点。如果只相对其相邻的承载壁来调整每个承载壁的位置，可能引起定位误差积累。

本发明的这些和其他方面从下文描述的实施例中将显而易见，并将结合这些实施例被阐明。

附图说明

在下面，借助于附图通过举例方法来叙述本发明。这些附图中，

图1是局部组装的根据本发明的防散射格栅的透视图；

图2是承载壁的一部分的平面图；

图3是分隔壁的平面图；

图4是在第1分隔壁连接之后和第2分隔壁连接之前承载壁的截面图；

图5是具有扩大的入口的孔的平面图；

图6是具有锥形顶端的耦合元件的平面图；

图7是用于将分隔壁插入到承载壁的孔中的第1辅助工具的侧视图；

图8是在分隔壁被焊接到第一侧之前，局部组装的防散射格栅以及用于对准分隔壁的第2辅助工具的侧视图；

图9是第3辅助工具的侧视图，第3辅助工具用于一侧已固定的分隔壁的对准；

图10是在承载壁被焊到分隔壁上之前，局部组装的防散射格栅以及用于绝对定位承载壁的第4辅助工具的侧视图。

具体实施方式

图1表示局部组装状态的防散射格栅1的一部分。该格栅被称为“二维的”，因为它包括在两个垂直方向x、z上行进的壁10、20。这些壁构成矩形格栅或通道矩阵，辐射(例如X射线)可在y方向上通过它到达放置在格栅后面的部件(例如探测器，未示出)。未与防散射格栅1的通道对准的射线撞到格栅壁时将被吸收。壁10、20的材料通常是对要被滤过的辐射具有高吸系数的金属，例如，在X射线的情况下，为像钨或钼的重金属。此外，应注意到，该图只表示防散射格栅的一小部分，防散射格栅通常包括几百或几千个通道。防散射格栅的高度H对应于射线经过格栅必须通过的长度，通常为20-60mm。

已知若干制作二维防散射格栅的方法，例如铅铸造法。这些方法大多数都有像精确度不够高和/或高成本这样的缺点。

通过由两类部件组成的根据本发明的防散射格栅1克服了这些问题。第一类部件是所谓的承载壁10(也见图2)。它们在x方向(图1的表示中垂直地)上跨越防散射格栅的整个宽度L延伸，并互相平行排列且在z方向(图1上是水平的)上互相间隔开距离b。承载壁10包括每行有4个孔11的水平行，这些行间隔开距离l。

防散射格栅1的第2部件是分隔壁20，它们在图1上是水平取向的。在每对承载壁10之间，排列一组水平分隔壁20，这些分隔壁互相间隔开距离l，并互相平行。分隔壁20在每侧都有两个突起物或鼻形物22形式的耦合元件，该耦合元件能插入到承载壁10的孔11中。于是，该防散射格栅1能够一层一层地组装，其中，图1描绘这样的状态，在该状态下，两层已被完全组装，而第3层的组装在进行中。

承载壁10和分隔壁20可通过激光切割金属箔制作，这种切割对这些工件提供很高的准确度。此外，这些壁可通过激光焊接互相相对固定，这可保持部件的准确度和固有的稳定性。

图2较细节地表示承载壁10的一部分。每行的4个孔11排列成以两个为一对靠近承载壁10的(左和右)边界，以便在其端部固定分隔壁。此外，承载壁10可选择在每个角有一个孔13，钩52(图1)可以扣在其中，以便在组装期间能够运送、操纵和拉紧壁10。在安装后，孔13可用于将整个防散射格栅1与探测器的连接。

图3较细节地表示分隔壁20。该分隔壁在每侧包括两个鼻形物22，其中，在相对鼻形物22的另一侧上总有一个相应的凹进21。围绕与图面垂直的轴旋转180°，分隔壁20的整个形状是不变的。分隔壁20可选择在相对侧上具有至少两个孔23，钩51(图1)可以扣在其中，以便在组装期间能够运送、操纵和拉紧壁20。

图4表示在一行孔11的高度上的承载壁10的横截面。在该描绘的组装过程状态下，下分隔壁20的鼻形物22插入承载壁10的相应孔11中。鼻形物22的长度比承载壁10的厚度少许大些(通常100μm到500μm，优选200μm左右)，以致鼻形物22从承载壁的背面伸出。可以利用这个突起物与将被固定到承载壁10的背面的分隔壁20′垂直对准。此外，这些突起物可用作这样的部位，在这些部位通过激光焊接(见箭头hv)实现分隔壁20永久固定到承载壁10上。形成壁的箔的轻微皱纹也可以这样被矫正。最后，鼻形物22的过大尺寸给承载壁10在z方向上的定位的提供了一些自由度或游隙，这可用于它们的位置调整。

为了避免分隔壁20与在承载壁10的相对侧的分隔壁20′的突起物22′碰撞，反过来也是一样，分隔壁20、20’在相应位置上包括上述的凹进21、21’。

在图1所示的实施例中，所有承载壁10互相平行，所有分隔壁20也互相平行。因此，防散射格栅1适于只让平行的射线通过。然而，孔11的排列和分隔壁20的形状也可以这样选择，即防散射格栅的通道聚焦到有限距离处的一点，例如聚焦到X射线管的位置。

在上述种类的防散射格栅的组装期间，困难的一步会是将分隔壁20的小鼻形物22插入到承载壁10的孔11中。为了使这个过程容易进行，可以在承载壁中的孔11的入口处提供扩大的横截面，如图5所示。该扩大提供锥形引入段12，它导向较窄的矩形装配段13，并具有象漏斗那样的俘获作用。如从图5能见到的，孔11只有一部分具有扩大的入口，而其余部分构成装配段14，它保证插入鼻形物的良好调整。

图6表示分隔壁20的鼻形物22，它适于插入到图5所示种类的孔11中。鼻形物22具有较小的或锥形的顶端23，可以容易地插入图5上的孔11的引入段12。

此外，图7给出用于将分隔壁20的鼻形物22插入到承载壁10的孔11中的一种辅助工具。该第1辅助工具由两个楔形物30组成，所述楔形物形成锥形槽的边界，其中该槽引导分隔壁20到小孔11中。

当图1的分隔壁20的第3层已不牢固地安装到最后的承载壁10时，通过激光焊接将分隔壁20永久地固定到承载壁10上。然而，在此之前，必须实现分隔壁20的正确对准。图8表示适于此用途的第2种辅助工具60。这种工具60具有用于分别容纳分隔壁20的凹口62。如果所有分隔壁20都置于其相应的凹口中，就能保证这些壁的相等间隔。另外，工具60在其端部具有支座61，它们与相应的承载壁10的边缘接触，由此提供承载壁和分隔壁之间的正交取向。另外地或作为替换，或许有接触格栅的固定点，例如第一个(最右边的)承载壁，或空间中的绝对点的支座(未示出)，以便避免可能的误差积累。此外，工具60必须在y方向上充分小，以便使激光光线hv能达到分隔壁20的垂足，以便通过激光焊接永久地把分隔壁20固定到承载壁10上。例如可以在y方向上有互相间隔开放置的若干薄工具60，或者可以给一件工具60提供用于透射激光光线的孔。

在图1的分隔壁20的第3层被安装并固定到最后的承载壁10上后，下一个承载壁(未示出)必须放置在这些分隔壁上。在这种状态下，分隔壁20仍可以独立移动少许，这使得所需的将它们的自由鼻形物22插入到下一个承载壁的孔中是困难的。可以利用图9所示的第3种辅助工具40克服这个问题。辅助工具40包括两组锥形隔离元件41。这些隔离元件相邻地放置在一条线上，并可以像梳齿一样插入到分隔壁20之间的间隔中，以便调整和固定分隔壁20的相互距离。在所有分隔壁20已被这样对准后，下一个承载壁10就可以容易地放在它们上面。

图10表示上述的最后的承载壁10放置到分隔壁20上之后的防散射格栅。通过在从其背面伸出的鼻形物处的激光焊接(箭头hv)，所述承载壁10现在将被固定到分隔壁20上。承载壁10离其相邻的承载壁的正确距离b能由在这些壁之间引入的隔离元件来控制。然而，在这种情况下，相邻壁的相时距离的小误差会一层层积累到相当大的数量。为了防止这样的误差积累，使用第4辅助工具70，其包括至少一个，优选几个夹具71，该夹具71在相对参考点的预定z位置固定最后的承载壁10，该参考点对整个防散射格栅是共同的，例如与要被定位的承载壁10相对的格栅的边界。

不必对每个承载壁都应用上述第4辅助工具70。相反，只不时地使用就足够了，例如，用于每第10个承载壁的准确定位。其他承载壁则用通常方法安装，使它们尽可能互相靠近，也就是说，鼻形物22完全插入到相应的孔11中，这就得到了高度稳定的结构。与此相对照，用辅助工具70准确定位的承载壁通常放置在鼻形物22上的中间位置的某处。为了改进准确定位的承载壁的稳定性和/或适应性，可以在相应的分隔壁处提供加固和/或伸长的鼻形物。

代替用于防散射格栅的永久固定的激光焊接，当然可用像粘合(bonding)这样的其他方法。

上述防散射格栅1相对从现有技术水平已知的实施例具有许多优点；

-根据激光切割的准确度，精度通常优于5μm。

-由于壁由平滑且不变形的箔制作，壁厚最小，因而有高的X射线吸收率。

-由于大量的激光焊接点，重量小，并且机械稳定性高。

-在延长距离上改善的壁的平整性。

-无需整个防散射格栅的高加工温度。高加工温度可能造成冷却时的张力和变形。

-无需围绕防散射格栅的粗框架。

-具有高精确度的安装工具只是某个时间需要，并且不能留在防散射格栅处。

-只有两个主要部件。

-通过直接在防散射格栅的壁处精确安装钻孔(13)，与探测器的组合简单。具有更大长度的单独的(承载)壁可用于此目的。

-无需多的格外努力就可制作具有大高度，例如60mm而不是20mm的防散射格栅。如果必要，可以每分隔壁应用多于二个的激光焊接点，以便保证平整性和稳定性。如果必要，与分隔壁端部耦合的钩子可以弄平起皱纹的分隔壁。

最后指出：在本应用中，词语“包括”不排出其他元件或步骤；“一个”不排出多个；单个处理器或其他单元可以完成几个装置的功能。此外，在权利要求书中的参考符号不该被认作限制它们的范围。

Claims

1、一种防散射格栅(1)，包括：

-承载壁(10)，排列成互相间隔开，并包括多个孔(11)；

-至少一组分隔壁(20)，其中所述分隔壁在两个承载壁(10)之间并对于承载壁(10)是横向的排列成互相间隔开，且其中每个分隔壁(20)在相对侧上包括至少两个耦合元件(22)，它们分别固定在两个承载壁(10)之一的孔(11)中。

2、根据权利要求1的防散射格栅，其特征在于，耦合元件是鼻形物(22)，它们贯穿孔(11)并从承载壁(10)的相应背面突出。

3、根据权利要求1的防散射格栅，其特征在于，通过焊接把分隔壁(20)永久地固定到承载壁(10)上。

4、根据权利要求1的防散射格栅，其特征在于，承载壁(10)中的孔(11)具有锥形引入段(12)。

5、根据权利要求1的防散射格栅，其特征在于，耦合元件(22)具有锥形引入段(23)。

6、一种用于根据权利要求1的防散射格栅(1)的承载壁(10)。

7、一种用于根据权利要求1的防散射格栅(1)的分隔壁。

8、一种辐射探测器，特别是X射线探测器，包括根据权利要求1的防散射格栅(1)。

9、一种检查设备，包括X射线源和根据权利要求9的X射线探测器。

10、一种用于制造根据权利要求1的防散射格栅(1)的辅助工具，包括引导元件(30)，该引导元件(30)限定一锥形槽，该锥形槽将分隔壁(20)的耦合元件(22)引导到承载壁(10)的孔(11)中。

11、一种用于制造根据权利要求1的防散射格栅(1)的辅助工具(40，60)，包括隔离元件(41)的排列，所述隔离元件能被引入到相邻分隔壁(20)之间的间隔中以便对准这些分隔壁(20)。

12、根据权利要求11的辅助工具(60)，其特征在于，它包括用于承载壁(10)的支座(61)，用于相对于固定的或相对的参考点调整分隔壁(20)。

13、一种用于制造根据权利要求1的防散射格栅(1)的辅助工具(70)，包括至少一个夹具(71)，用于相对于防散射格栅的固定参考点在预定距离处定位承载壁(10)。