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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Streustrahlenrasters für Röntgenstrahlung.
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In der Röntgenbildtechnik werden hohe Anforderungen an die Bildqualität der Röntgenaufnahmen gestellt. Für derartige Aufnahmen, wie sie insbesondere in der medizinischen Röntgendiagnostik durchgeführt werden, wird ein zu untersuchendes Objekt von Röntgenstrahlung einer annähernd punktförmigen Röntgenquelle durchleuchtet. Die Schwächungsverteilung der Röntgenstrahlung auf der der Röntgenquelle gegenüberliegenden Seite des Objektes wird zweidimensional erfasst. Auch eine zeilenweise Erfassung der durch das Objekt geschwächten Röntgenstrahlung kann bspw. in Computertomographie-Anlagen vorgenommen werden. Als Röntgendetektoren kommen neben Röntgenfilmen und Gasdetektoren zunehmend Festkörperdetektoren zum Einsatz, die in der Regel eine matrixförmige Anordnung optoelektronischer Halbleiterbauelemente als lichtelektrische Empfänger aufweisen. Jeder Bildpunkt der Röntgenaufnahme sollte idealer Weise die Schwächung der Röntgenstrahlung durch das Objekt auf einer geradlinigen Achse von der punktförmigen Röntgenquelle zu den dem Bildpunkt entsprechenden Ort der Detektorfläche entsprechen. Röntgenstrahlen, die von der punktförmigen Röntgenquelle auf dieser Achse geradlinig auf den Röntgendetektor auftreffen werden als Primärstrahlen bezeichnet.
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Die von der Röntgenquelle ausgehende Röntgenstrahlung wird im Objekt jedoch aufgrund unvermeidlicher Wechselwirkungen gestreut, so dass neben den Primärstrahlen auch Streustrahlen auf den Detektor auftreffen. Diese Streustrahlen, die in Abhängigkeit von Eigenschaften des Objektes bei diagnostischen Bildern mehr als 90% der gesamten Signal-Aussteuerung eines Röntgendetektors verursachen können, stellen eine Rauschquelle dar und verringern die Erkennbarkeit feiner Kontrastunterschiede.
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Zur Verringerung der auf die Detektoren auftreffenden Streustrahlungsanteile werden daher zwischen dem Objekt und dem Detektor sog. Streustrahlenraster eingesetzt. Streustrahlenraster bestehen aus regelmäßig angeordneten, die Röntgenstrahlung absorbierenden Strukturen, zwischen denen Durchgangskanäle oder Durchgangsschlitze für den möglichst ungeschwächten Durchgang der Primärstrahlung ausgebildet sind. Diese Durchgangskanäle bzw. Durchgangsschlitze sind bei fokussierten Streustrahlenrastern entsprechend dem Abstand zur punktförmigen Röntgenquelle, d. h. dem Abstand zum Fokus der Röntgenröhre, auf den Fokus hin ausgerichtet. Bei nicht fokussierten Streustrahlenrastern sind die Durchgangskanäle bzw. Durchgangsschlitze über die gesamte Fläche des Streustrahlenrasters senkrecht zu dessen Oberfläche ausgerichtet. Dies führt jedoch zu einem merklichen Verlust an Primärstrahlung an den Rändern der Bildaufnahme, da an diesen Stellen ein größerer Teil der einfallenden Primärstrahlung auf die absorbierenden Bereiche des Streustrahlenrasters trifft.
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Zur Erzielung einer hohen Bildqualität werden sehr hohe Anforderungen an die Eigenschaften von Röntgen-Streustrahlenrastern gestellt. Die Streustrahlen sollen einerseits möglichst gut absorbiert werden, während andererseits ein möglichst hoher Anteil an Primärstrahlung ungeschwächt durch das Streustrahlenraster hindurch treten soll. Eine Verminderung des auf die Detektorfläche auftreffenden Streustrahlenanteils lässt sich unter anderem durch ein großes Verhältnis der Höhe des Streustrahlenrasters zur Dicke bzw. dem Durchmesser der Durchgangskanäle oder Durchgangsschlitze, d. h. durch eine hohes Schachtverhältnis, auch Aspektverhältnis genannt, erreichen.
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Für die Herstellung von Streustrahlenrastern für Röntgenstrahlung gibt es verschiedene Techniken und entsprechende Ausführungsformen. So sind beispielsweise in der Patentanmeldeschrift
DE 102 41 424 A1 diverse Herstellungsverfahren und Ausbildungen von Streustrahlenrastern beschrieben. Beispielsweise sind lamellenartige Streustrahlenraster bekannt, die aus Blei- und Papier-Streifen gelegt werden. Die Bleistreifen dienen der Absorption der Sekundärstrahlung, während die zwischen den Bleistreifen liegenden Papierstreifen die Durchgangsschlitze für die Primärstrahlung bilden. Alternativ kann statt Papier auch Aluminium verwendet werden, wodurch die Kosten des Herstellungsprozess geringer werden. Das Papierraster nutzt als Spalt bzw. Fenster Papier mit einer geringen Dämpfung. Das Aluminiumraster verwendet Aluminium als Spalt oder Fenster mit einer gegenüber Papier deutlich höheren Dämpfung. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein weiteres Herstellungsverfahren für Streustrahlenraster anzugeben.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Verfahren des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, dass durch geeignete Materialwahl oder zusätzliche Beschichtungen verhindert wird, dass die Deckflächen eines Streustrahlenrasters galvanisch beschichtet werden können, d.h. dass lediglich beispielsweise gesägte oder gebohrte Öffnungen des Rasters galvanisch beschichtet werden.
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Die Erfindung beansprucht ein Verfahren zum Herstellen eines Streustrahlenrasters für Röntgenstrahlung, wobei ein die Röntgenstrahlung absorbierendes erstes Material ausschließlich auf die Oberflächen von Öffnungen des Streustrahlenrasters galvanisch abgeschieden wird. Durch das galvanische Abscheiden können sehr genau auch kleine Schichtdicken (< 20 µm) hergestellt werden. Außerdem ist eine hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet. Der Abstand zwischen dem abgeschiedenen ersten Material ist abwechselnd mit Luft und einem anderen für Röntgenstrahlung transparenten Material gefüllt. Luft hat den Vorteil einer Röntgentransparenz von 100 %. Moiree-Effekte des Rasters können in Verbindung mit digitalen Detektoren vermieden werden, da die Linienkonstanz des Rasters sehr genau über das Verfahren einstellbar ist. Es können auch Raster mit beliebigen Winkeln der Lamellen einfach hergestellt werden.
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In einer Weiterbildung ist das erste Material ein Schwermetall.
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In einer weiteren Ausführungsform bilden die Öffnungen Schlitze und/oder Löcher.
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Des Weiteren wird das Verfahren zum Herstellen des Streustrahlenrasters aus einer elektrisch leitfähigen Platte aus einem für Röntgenstrahlung durchlässigen zweiten Material genutzt. Folgende Schritte werden durchgeführt:
- – Ausbilden der Öffnungen in der elektrisch leitfähigen Platte und
- – Beschichten der Oberflächen der Öffnungen durch galvanisches Abscheiden von dem ersten Material.
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In einer Weiterbildung kann das zweite Material Aluminium, Magnesium oder Graphit sein.
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In einer weiteren Ausführungsform werden vor dem Ausbilden der Öffnungen die Oberflächen der elektrisch leitfähigen Platte mit einem elektrisch nicht leitfähigen dritten Material beschichtet. Dadurch wird verhindert, dass die Oberseite bzw. Unterseite der Platte galvanisch beschichtet wird.
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Des Weiteren kann das dritte Material ein Lack oder eine Folie sein.
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In einer Weiterbildung wird das Verfahren zum Herstellen eines Streustrahlenrasters aus einer elektrisch isolierenden Platte aus einem für Röntgenstrahlung durchlässigen vierten Material mit folgenden Schritten genutzt:
- – Ausbilden der Öffnungen in der elektrisch isolierenden Platte,
- – Beschichten der Oberflächen der Öffnungen mit einem elektrisch leitfähigen fünften Material und
- – Beschichten des elektrisch leitfähigen fünften Materials durch galvanisches Abscheiden des ersten Materials.
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In einer Weiterbildung kann das vierte Material ein Kunststoff sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das fünfte Material Palladium sein.
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Außerdem können die Öffnungen durch Fräsen, Bohren, Schneiden, Stanzen und/oder Sägen ausgebildet werden.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1: eine mit Lack beschichtete, elektrisch leitfähige Platte im Querschnitt,
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2: eine mit einem Raster strukturierte elektrisch leitfähige Platte im Querschnitt,
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3: eine elektrisch kontaktierte mit einem Raster strukturierte elektrisch leitfähige Platte in Schrägsicht,
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4: eine mit einem Raster strukturierte elektrisch leitfähige Platte mit einem ersten Material beschichtet im Querschnitt,
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5: Beispiele für Strukturierungen einer elektrisch leitfähigen Platte in Draufsicht,
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6: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Streustrahlenrasters aus einer elektrisch leitfähigen Platte und
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7: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Streustrahlenrasters aus einer elektrisch isolierenden Platte
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1 zeigt den Querschnitt einer elektrisch leitfähigen Platte 8 aus einem röntgentransparenten zweiten Material 2, beispielsweise aus Aluminium, Magnesium oder Graphit. Das zweite Material 2 ist auf den beiden Oberflächen mit einem elektrisch nicht leitfähigen dritten Material 3 beschichtet. Das dritte Material 3 kann ein Lack oder eine Folie sein. In die elektrisch leitfähige Platte 8 wird nun eine Rasterstruktur durch Sägen oder Fräsen von Öffnungen erzeugt.
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2 zeigt eine mit Öffnungen 6 versehene elektrisch leitfähige Platte 8 nach 1. Die Öffnungen in Form von Schlitzen oder Löchern können durch Sägen, Fräsen, Schneiden etc. gebildet werden. Die nicht mit Öffnungen 6 durchbrochenen Oberflächen der Platte 8 sind mit dem dritten Material 3 beschichtet. Die Breite der Öffnungen 6 beträgt 2d + D, wobei D der Abstand des fertigen Rasters ist und d die Dicke eines aufzubringenden Röntgenstrahlung absorbierenden ersten Materials 1 bezeichnet.
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Um galvanisch abscheiden zu können, muss die elektrisch leitfähige Platte 8 aus dem zweiten Material 2 elektrisch kontaktiert werden. 3 zeigt eine 3-D-Darstellung eines gesägten Platte 8 aus dem Material 2
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4 zeigt das aus der elektrisch leitfähigen Platte 8 gesägte Streustrahlenraster 10 mit einem galvanisch abgeschiedenen ersten Material 1 auf den Oberflächen der Öffnungen 6. Durch das Abscheiden des ersten Materials 1 haben die Öffnungen 6 die gewünschte Breite D. Das erste Material 1 wird mit einer Dicke d aufgebracht. Die für das galvanische Abscheiden erforderliche Stromzuführung erfolgt über die leitfähigen Lamellen 11 zwischen den Öffnungen 6. Das erste Material 1 besteht aus einem Röntgenstrahlung absorbierenden Schwermetall.
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5 zeigt in einer Draufsicht verschiedene Ausführungsbeispiele von Streustrahlenrastern 10, die durch galvanisches Abscheiden von einem ersten Material 1 gebildet werden können. Über die Wahl der geeigneten Struktur kann die mechanische Stabilität des Rasters 10 günstig beeinflusst werden.
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6 zeigt das Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer elektrisch leitfähigen Platte als Ausgangsmaterial. Die Platte besteht aus einem für Röntgenstrahlung transparenten zweiten Material 2. Im Schritt 100 werden die beiden Oberflächen der elektrisch leitfähigen Platte mit einem elektrisch nicht leitfähigen dritten Material 3, beispielsweise mit einem Lack 3, beschichtet. Im Schritt 101 werden beispielsweise durch Sägen Öffnungen, wie Schlitze oder Löcher, in der leitfähigen Platte gebildet, wodurch eine Rasterstruktur mit Öffnungen und Lamellen entsteht. Im Schritt 102 wird nun ein Röntgenstrahlung absorbierendes erstes Material 1 auf die Oberflächen der Öffnungen galvanisch abgeschieden, wodurch ein Streustrahlenraster 10 gebildet wird. Der Lack 3 kann nun entfernt werden.
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7 zeigt das Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer elektrisch isolierenden Platte als Ausgangsmaterial. Die Platte ist für Röntgenstrahlung transparent und kann aus Kunststoff 4 sein. Im Schritt 200 werden beispielsweise durch Fräsen Öffnungen, wie Schlitze oder Löcher, in der isolierenden Platte gebildet, wodurch eine Rasterstruktur mit Öffnungen und Lamellen entsteht. Im Schritt 201 werden die Oberflächen der Öffnungen mit einem leitfähigen fünften Material 5 beschichtet. Im Schritt 202 wird nun ein die Röntgenstrahlung absorbierendes erstes Material 1 auf die leitfähig beschichteten Oberflächen der Öffnungen galvanisch abgeschieden, wodurch ein Streustrahlenraster 10 gebildet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Material
- 2
- zweites Material
- 3
- drittes Material
- 4
- viertes Material / Kunststoff
- 5
- fünftes Material
- 6
- Öffnung
- 7
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- 8
- elektrisch leitfähige Platte
- 9
- elektrisch isolierende Platte
- 10
- Streustrahlenraster
- 11
- Lamelle
- 100
- Beschichten der Oberflächen einer elektrisch leitfähigen Platte
- 101
- Ausbilden von Öffnungen in einer elektrische leitfähigen Platte
- 102
- Galvanisches Abscheiden von einem ersten Material
- 200
- Ausbilden von Öffnungen in einer elektrische isolierenden Platte
- 201
- Beschichten der Oberflächen der Öffnungen mit einem leitfähigen fünften Material
- 201
- Galvanisches Abscheiden von einem ersten Material
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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