DE1764273C

DE1764273C - Multi-hole collimator block for directional suppression of diffuse X-rays or gamma rays and process for its production

Info

Publication number: DE1764273C
Authority: DE
Inventors: Isamu Kawasaki Hatano Sotaro Yashiro Hideo Katsumoto Tomiyasu Son Naoyuki Tokio Suzuki Tadao Ichikawa Abe, (Japan) HOIj 3 02
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Publication date: 1972-04-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Vielloch-Kollinialorhliii/k für die Richlungsau.sblcndung diffuser Riintgen- oder Ganiniu-Strahlung, der aus einer Vielzahl von an den Stirnflächen offenen, länglichen, rohrförmigen Hohlkörpern besteht, die mit ihren Mantelflächen aneinanderstoßend nebeneinander angeordnet sind.The invention relates to a multi-hole Kollinialorhliii / k for the directional display diffuse Riintgen- or Ganiniu radiation, which consists of a large number of elongated, tubular hollow bodies open at the end faces, which are arranged with their lateral surfaces butting side by side.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kollimalorbloekes.The invention also relates to a method for producing such a collimalorblock.

In der Medizin werden häufig Methoden zur Diagnose oder Behandlung des menschlichen Körpers angewandt, die den Einsatz kurzwelliger Strahlung erfordern. Es handelt sich dabei im wesentlichen um eine Röntgen- oder Gamma-Sirahlung.In medicine, methods for diagnosing or treating the human body are often used applied, which require the use of short-wave radiation. It is essentially about an X-ray or gamma-ray treatment.

Es ist allgemein üblich, die Röntgenstrahlung, die divergierend vun einer Quelle ausgesandt wird oder die diffuse Strahlung eines Gammastrahlen, 2. B. Co,.,,, vor Anwendung mit Hilfe eines Kollimators zu bündeln. Dieser Kollimator, der in der Regel ein bienenwabenartiges Aussehen besitzt, und deshalb oft auch als »Bienenwabenblock« bezeichnet wird, ist durch Zusammenfügen einer Vielzahl von dünnen Plättchen hergestellt, die mit einer großen Anzahl von öffnungen versehen sind. Da diese Öffnungen hintereinander angeordnet sind, kann die eintretende Strahlung durch sie hindurchgehen und wird dadurch bis zu einem bestimmten Abstand nach Verlassen der öffnungen gebündeil.It is common practice to use X-rays that are emitted diverging from a source or the diffuse radiation of a gamma ray, 2. B. Co,. ,,, before application with the help of a collimator bundle up. This collimator which is usually a honeycomb type Appearance, and is therefore often referred to as a "honeycomb block" made by assembling a multitude of thin platelets with a large number are provided with openings. Since these openings are arranged one behind the other, the entering Radiation will pass through them and will be thereby up to a certain distance after leaving the openings bundled together.

Bei einem bekannten Kollimatorb'ock, wie er in der Röntgenfotografie verwandt wird, bestehen die dünnen Plättchen des Blockes aus ei em Material, welches die Röntgenstrahlung leicht absorbiert, d. h. aus einem Material hoher Dichte. Dieses Material ist in der Regel Blei, Gold, Platin, Molybdän, Wolfram oder Wolframlegicrungen.In the case of a known collimator bracket, as shown in is used in X-ray photography, the thin plates of the block are made of a material which easily absorbs the X-rays, d. H. made of a high density material. This material is usually lead, gold, platinum, molybdenum, tungsten or tungsten alloys.

Die Herstellung eines Kollimalorbloekes aus den vorder erwähnten dünnen Plättchen erfordert als wesentliche Arbeitsgänge das Bohren einer großen Anzahl von öffnungen und das Zusammenfügen dieser perforierten Plättchen.The production of a Kollimalorbloekes from the aforementioned thin plates requires as essential operations are drilling a large number of openings and joining them together perforated platelets.

Bei Verwendung eines harten und zugleich spröden Materials wie z. B. Wolfram, ist die Perforation dieser Plättchen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, die nicht nur eine Verlängerung der Bearbeitungszeit, sondern auch eine Verkürzung der Einsatzdauer der Bohrwerkzeuge verursachen.When using a hard and at the same time brittle material such. B. tungsten, is the perforation these platelets are associated with considerable difficulties, which not only increase the processing time, but also cause a shortening of the service life of the drilling tools.

Bei Verwendung eines weichen Materials, z. B. Blei oder Gold, besteht die Schwierigkeit beim Bohren eng ancinanderliegender öffnungen darin, daß die Stege zwischen den Öffnungen oft zu Dcformationcn neigen.When using a soft material, e.g. B. lead or gold, the difficulty is drilling closely spaced openings in such a way that the webs between the openings often become deformed tend.

Das hat zur Folge, daß keine hohe Präzision bei der Herstellung der öffnungen erreicht werden kann. Aus diesem Grunde kann die Stärke der Stege zwischen den Öffnungen eines Kollimatorblockes nicht allzu sehr verringert werden. Eine Verringerung der Stegstarke wird jedoch generell angestrebt, da sich damit die Durchlässigkeit für die Röntgenstrahlung erhöht.The consequence of this is that it is not possible to achieve a high level of precision in the manufacture of the openings. For this reason, the strength of the webs between the openings of a collimator block cannot be reduced too much. However, a reduction in the thickness of the web is generally aimed at, since this increases the permeability for the X-ray radiation.

Es ist auch bekannt, einen Kolliinatorblock aus einer Vielzahl von an den Stirnflächen offenen, länglichen, rohrförmigen Hohlkörpern, die mit ihren Mantelflächen aneinandcrlicgcnd nebeneinander angeordnet sind, zu bilden. Für die Herstellung dieser Hohlkörper durch ein Ziehverfahren eignet sich beispicl.swci.se Gold oder Platin, jedoch steht der Verwendung dieser Werkstoffe der hohe Preis entgegen. It is also known to form a collator block from a plurality of elongated, tubular hollow bodies which are open at the end faces and which are arranged next to one another with their outer surfaces. Gold or platinum, for example, are suitable for the production of these hollow bodies by a drawing process, but the use of these materials is opposed to the high price.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde.The invention is therefore based on the object.

einen KoHimatoi zu schaffen, der zwischen den Durchsatzöffnungen die Ausführung sehr geringer Stegstärke ermöglicht, dabei jedoch nur einen geringen fertigungstechnischen Aufwand erfordert, aber trotzdem die erwünschte Präzision gewährleistet.to create a KoHimatoi between the Throughput openings allow the execution of very small web thicknesses, but only a small one Requires manufacturing effort, but still guarantees the desired precision.

Diese Aufgabe wird bei einem Vielloeh-Kollhiatorblock der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlkörper aus eng gewikkellem Wolfram-Draht oder -Band besteht.This task is performed with a multi-hole collision block of the type mentioned at the outset, according to the invention, in that the hollow body is made of closely wound Consists of tungsten wire or tape.

Vorzugsweise werden die Hohlkörper durch Wikkeln von Wolfram-Draht oder Wolfram-Band über einen Dorn hergestellt und nach Entfernen des Dornes durch ein Bindemittel aneinander befestigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verwendung von Wolfram, ohne daß VcrarbeitungS':chwierigkeiten entstehen oder ein hoher Verschleiß an Werkzeugen in Kauf genommen werden muß. Die Hohlkörper können also einzeln in der gewünschten Länge vorgefertigt werden, wobei die Wandstärke der Hohlkörper so gering ausführbar ist, daß nach Zusammenfügen der Hohlkörper zu einem Kollimatorblock emc geringe Siegstärke zwischen den öffnungen entsteht. Es liegt auf der Hantl, daß durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Kollimatorblock sowohl der Vorteil eines hohen Strahlendurchsatzes als auch gegenüber den bekannten Herstellungsverfahren entscheidende, p/eitreduzierende Vorteile gegeben sind, denn die Erfindung erlaubt eine Herstellung mit hohem Wirkungsgrad und ermöglicht eine Massenfertigung. The hollow bodies are preferably made by winding made of tungsten wire or tungsten tape over a mandrel and after removing the mandrel attached to each other by a binder. The method according to the invention enables the use of tungsten without processing difficulties or high wear Tools must be accepted. The hollow body can therefore individually in the desired Length are prefabricated, the wall thickness of the hollow body can be made so small that after joining the hollow body to a collimator block emc low victory strength between the openings arises. It is on the hantl that by the inventive collimator block both the advantage of a high beam throughput as well as compared to the known manufacturing processes decisive, age-reducing advantages are given, because the invention allows production with high efficiency and enables mass production.

Die öffnungen des Kollimatorblockes brauchen dabei nicht in Form eines Kreises ausgeführt zu werden, sondern es kann auch jede andere polygonale oder rechteckige Querschnittsform gewählt werden. Das wiederum hat den Vorteil, da."· 7. B. bei einer quadratischen oder rechteckigen Querschnittsform der Hohlkörper eine größere Berührungsfläche beim Zusammenfügen der Hohlkörper zu einem Kollimatorblock entsteht, wodurch der gesamte Kollimatorblock eine höhere Festigkeit besitzt.The openings of the collimator block do not need to be in the form of a circle, any other polygonal or rectangular cross-sectional shape can also be selected. This in turn has the advantage that "· 7. B. with a square or rectangular cross-sectional shape the hollow body has a larger contact surface when joining the hollow body to form a collimator block arises, whereby the entire collimator block has a higher strength.

Ebenso ist es natürlich möglich, den Hohlkörpern selbst eine größere Festigkeit dadurch zu geben, daß der zum Wickeln der Hohlkörper verwendete Draht oder das Band einen polygonalen Querschnitt, z. B. einen rechteckigen, besitzt, so daß zwischen den einzelnen Windungen des Hohlkörpers eine größere Berührungsfläche entsteht.It is of course also possible to give the hollow bodies themselves greater strength in that the wire or tape used to wind the hollow body has a polygonal cross-section, e.g. B. a rectangular one, so that a larger contact surface between the individual turns of the hollow body arises.

Die Haftung der eng aneinanderliegcnden Hohlkörper eines Kollimatorblockes wird durch ein Bindemittel z. B. eine Kupferpaste erreicht. Natürlich kann das Bindemittel auch aus anderen Metallpasten bestehen. Allgemein üblich sind keramische Bindemittel aus Aluminium-, Zirkon- und Titanoxyden oder organische Bindemittel aus Epoxydharzen.The tightly fitting hollow bodies of a collimator block are adhered by a binding agent z. B. achieved a copper paste. Of course, the binding agent can also consist of other metal pastes. Ceramic binders made from aluminum, zirconium and titanium oxides or organic binders are generally used Epoxy resin binder.

Der Kollimatorblock dient in der Regel zur Parallcl-Ausblendung diffuser Röntgen- oder Gammastrahlung. Aus diesem Grunde sind die Hohlkörper achsparallel nebeneinander angeordnet. Ist eine nichtparallele Ordnung der Strahlen erwünscht, so ist die Erfindung ebenso anwendbar. Dazu werden die Hohlkörper entsprechend der gewünschten Ordnung ausgerichtet und dabei wiederum mit Hilfe eines Bindemittels verbunden und zu einem Kollimatorblock zusammengefaßt. The collimator is typically used for Par allcl-suppression diffuse X-ray or gamma radiation. For this reason, the hollow bodies are arranged next to one another in an axially parallel manner. If a non-parallel arrangement of the beams is desired, the invention can also be used. For this purpose, the hollow bodies are aligned according to the desired order and in turn connected with the aid of a binding agent and combined to form a collimator block.

Somit erlaubt ein Kollimatorblock nach der Erfindung nicht nur jede Querschnittsform der Durchlaß- Öffnungen für die Strahlung, sondern darüber hinaus auch eine verformungsfreie Festlegung der öffnungen Thus, a collimator block according to the invention allows not only any cross-sectional shape of the passage openings for the radiation, but also a deformation-free definition of the openings

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in dem Kollimatorblock, sowie eine einheitliche, präzise Ausrichtung der Hnhlkörperachaen in jede gewünschte Richtung.in the collimator block, as well as a uniform, precise Alignment of the enveloping axes in any desired direction.

Bezüglich der eingangs erwähnten Herstellungsprobleme eines Kollimatorblockes bekannter Ausführung vermeidet der Kollimatnrblock nach der Erfindung nunmehr die Notwendigkeit des Bohrens von öffnungen in dünnen Plättchen. Da die öffnungen lediglich durch Wickejn eines Wolfram-Drahtes oder Wolfram-Bandes über einen Dorn zu einem Hohlkörper hergestellt werden, trgibt sich der Vorteil, daß die Herstellung wesentlich erleichtert und verbilligt wird.With regard to the production problems of a known design collimator block mentioned at the outset the Kollimatnrblock according to the invention now avoids the need to drill openings in thin plates. Since the openings are only made by winding a tungsten wire or Tungsten tape can be made into a hollow body using a mandrel, there is the advantage of that the production is made much easier and cheaper.

Darüber hinaus können die Quer- und Längsstege zwischen den Öffnungen eines Kollimaiorblockes auf eine Stärke von 40 bis 60 μπι reduziert werden. Dadurch ist gegenüber den bekannten Kollimatorblökken eine wesentlich höhere Durchsatzkapazität für die Strahlung gegeben.In addition, the transverse and longitudinal webs can open between the openings of a collimator block a strength of 40 to 60 μm can be reduced. Through this is a significantly higher throughput capacity for given the radiation.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausfühnmgsbcispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellt darThe invention is illustrated below in exemplary embodiments explained in more detail with reference to the drawings. It represents

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Kollimaiorblockes nach der Erfindung,F i g. 1 is a perspective view of the collimator block according to the invention,

F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht dreier Hohlkörper des; Kollimatorblockes gemäß Fig.l,F i g. FIG. 2 is an enlarged perspective view of three hollow bodies of FIG. Collimator block according to Fig.l,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Hohlkörper eines Kollimatorblockes. F i g. 3 shows a perspective view of a further embodiment of the hollow bodies of a collimator block.

F i g. 2 stellt drei Hohlkörper 1 dar. Jeder Hohlkörper besitzt einen kreisförmigen Querschnitt und ist aus einem Wolframdraht mit ebenfalls kreisförmigem Querschnitt gewickelt. Dabei liegen die nachfolgenden Wicklungen eines Hohlkörpers eng aneinander. F i g. 2 shows three hollow bodies 1. Each hollow body has a circular cross-section and is wound from a tungsten wire with a circular cross-section as well. Here are the following Windings of a hollow body close together.

Die Herstellung des Hohlkörpers erfolgt, indem man einen Wolframdraht mit einem Kreisquerschnitt von 0,2 mm Durchmesser auf etwa 800° C erwärmt. Der dadurch biegsam gewordene Draht wird auf einen Molybdändorn (nicht gezeigt) so aufgewickelt, daß aufeinanderfolgende, benachbarte Windungen eng aneinander zu liegen kommen. Wenn der Wickel bis auf eine Länge von 20 mm angewachsen ist, wird der Dorn herausgezogen. Der so hergestellte Hohlkörper besitzt einen Öffnungsdurchmesser von 3,1 mm und einen äußeren Durchmesser von 3,5 mm. Eine Vielzahl der so hergestellten Hohlkörper werden, wie Fig.l zeigt, zu einem rechteckigen Block mit 95 mm Kantenlänge und einer Tiefe von 20 nun gestapelt. Der Mittelpunktabstand der öffnungen der Hohlkörper beträgt annähernd 3,5 mm.The manufacture of the hollow body takes place by placing a tungsten wire with a circular cross-section of 0.2 mm diameter heated to about 800 ° C. The wire, which has become flexible as a result, will open a molybdenum mandrel (not shown) wound so that consecutive, adjacent turns come to lie close together. When the wrap has grown to a length of 20 mm, will the mandrel pulled out. The hollow body produced in this way has an opening diameter of 3.1 mm and an outer diameter of 3.5 mm. A large number of the hollow bodies produced in this way are as Fig.l shows, to a rectangular block with 95 mm edge length and a depth of 20 now stacked. The center-to-center distance of the openings in the hollow bodies is approximately 3.5 mm.

In diesem Herslellungsstadium wird nunmehr ein Bindemittel 3 (s. F i g. 2) in die Zwischenfugen der Hohlkörper 1 eingebracht. Das Bindemittel ist in diesem Fall eine Kupferpasle, die aus Kupferpulver und einer Butylazetatlösung besteht.In this stage of production, a binding agent 3 (see FIG. 2) is now in the intermediate joints of the Hollow body 1 introduced. The binding agent in this case is a copper piping made from copper powder and a butyl acetate solution.

ίο Der soweit hergestellte Block wird sodann in einer Wassersloffalmosphäre auf eine Temperatur von bis 1200^rC erhitzt. Dadurch schmilzt die Kupferkomponente des Bindemittels und dringt in die Zwischenräume der aneinanderliegenden Hohlkörperίο The block produced so far is then heated ^{to a temperature of up to 1200 r C in a water-lavatory atmosphere.} As a result, the copper component of the binder melts and penetrates into the spaces between the hollow bodies lying next to one another

ein. Nach der Abkühlung sind die Hohlkörper 1 fest zu einem geschlossenen Kollimatorblock 2 (s. Fig. 1) verbunden.one. After cooling, the hollow bodies 1 are fixed to form a closed collimator block 2 (see Fig. 1) connected.

F i g. 3 zeigt eine abgeänderte rVjsführungsform der Erfindung, bei der Hohlkörper 4 mit quadratiao schem Querschnitt aus einem Band mit rechteckigem Querschnitt gewickelt werden, die dann anschließend mittels eires Bindemittels 5 zu einem Kollimatorblock zusammengefügt werden.F i g. 3 shows a modified embodiment of the invention, in the hollow body 4 with quadratiao Shem cross-section are wound from a tape with a rectangular cross-section, which then subsequently be joined together by means of a binding agent 5 to form a collimator block.

Claims

Patent claims:

1. Multi-hole collimator block for directional suppression of diffuse X-ray or gamma radiation, that of a multitude of elongated, tubular, open at the end faces

Hollow bodies, which are arranged with their lateral surfaces abutting one another next to one another are, characterized in that the hollow body (1 or 4) made of tightly wound tungsten wire or band.

2. Multi-hole collimator block according to claim I, characterized in that the hollow body (4) have a polygonal or rectangular cross-section.

3. A method for producing a multi-hole collimator block according to claim 1 or 2, at the tubular hollow body with their lateral surfaces adjoining one another to form the block are, characterized in that tungsten wire or tungsten tape is wound on a mandrel and that the so produced Hollow bodies are attached to one another by a binding agent after the dome has been removed.

1 sheet of drawings