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Streustrahlenraster
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Streustrahlenraster für ein Röntgenuntersuchungsgerät.
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Streustrahlenraster werden bei der Erstellung von Röntgenaufnahmen
zwischen Objekt und Film eingeschoben, um die vom Objekt ausgehenden Streustrahlen
zu eliminieren.
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Die vom durchstrahlten Objekt diffus ausgehenden Streustrahlen tragen
nicht nur nichts zur Bildinformation bei, sondern vermindern durch eine gleichmäßige
Belichtung des Films den Bildkontrast. Bekannte Streustrahlenraster bestehen aus
abwechselnd aufeinander geklebten Streifen aus strahlendurchlässigem Material (z.B
Pappe, Kunststoff, Al) und Streifen aus die Strahlung stark absorbierendem Materiel
(z.B. Pb, Wo, Ta). Die primäre Strahlung, die auf der einen Stirnseite der einzelnen
Streifen einfällt, vermag die Pappstreifen nahezu ungeschwächt zu durchdringen und
wird durch die Hochkant, d.h. die ihr die Stirnseite bietenden Bleistreifen kaum
absorbiert. Schräg laufende Streustrahlen können jedoch das Streustrahlenraster
nur bei gleichzeitiger Durchdringung der Bleistreifen, d.h. nach erheblicher Schwächung
passieren. Zur zweidimensionalen Streustrahlenabsorption werden manchmal auch zwei
solche "Linienraster" so übereinander gesetzt, daß ihre Bleistreifen gegeneinander
um 900 um ihre Querachse rschwenkt sind.
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Um störende Überlagerungen des Streifenmusters des Streustrahlenrasters
mit dem Bild des Untersuchungsobjektes zu vermeiden, ist es in der Röntgentechnik
allgemein üblich, das Streustrahlenraster während der Aufnahme mittels eines speziellen
Antriebes mit unterschiedlich
hoher Geschwindigkeit rechtwinklig
zu seinen Lamellen zu verschieben. Dadurch wird die Struktur des Streustrahlenrasters
auf dem Film verwischt. Es entsteht so aber ein zusätzlicher Aufwand für den Antrieb
des Streustrahlenrasters. Dieser erhöht sich noch dadurch, daß eine konstante Geschwindigkeit
des Streustrahlenrasters während der Belichtung wegen stroposkopischer Effekte,
die die Entstehung von Geisterbildern begünstigen würden, strikt vermieden werden
muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Weg zu weisen, wie
der Aufwand für die Eliminierung von Streustrahlen bei Röntgenaufnahmen verringert
werden kann.
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Bei einem Streustrahlenraster der eingangs genannten Art ist daher
erfindungsgemäß eine Platte mit einer die Strahlung abschirmenden Stärke verwendet,
in der Löcher kleiner als 1000 /um im Durchmesser eingebracht sind. Durch die Verwendung
von Löchern ist die Absorption der Streustrahlung in einer einzigen Rasterebene,
anders als bei Linienrastern, nicht nur in einer Dimension sondern in gleich zwei
Dimensionen möglich Hinzu komst, daß die Bauhöhe durch Wegfall des zweiten um 900
gegenüber dem ersten verschwenkten i'Linienrasters" verringert und der Abstand des
Filmes vom Objekt verkleinert und damit die Bildqualität noch weiter vergrößert
werden kann.
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Die Transparenz des Streustrahlenrasters wird vergrößert, wenn in
Ausgestaltung der Erfindung der gegenseitige Lochabstand bei 1 mm Plattenstärke
kleiner als der zweifache Lochdurchmesser ist.
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In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann eine Metallplatte
verwendet werden. Metallplatten
haben die bei der entsprechenden
Feinheit der Löcher notwendige Steifigkeit und Festigkeit, um auch bei verhältnismäßig
kleinem Lochdurchmesser und daher relativ starker Absorption der Streustrahlung
eine große Lochdichte zu bekommen und so gleichzeitig auch eine hohe Durchlässigkeit
relativ zu anderen Materialen zu bekommen.
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Der Streustrahlenanteil läßt sich wesentlich besser eliminieren, wenn
die Platte in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zwei, in einem
konstanten Abstand übereinander, unverrückbar miteinander verbundene, gemeinsam
perforierte Bleche umfaßt. Hierdurch läßt sich die Schachttiefe bei gegebener Gesamtabsorption
der Platte bedeutend erhöhen. Darüber hinaus wird bei dieser Konstruktion der Einfluß
der Lochform - ob mehr zylindrisch oder kegelförmig - vermindert.
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Die Festigkeit des Streustrahlenrasters läßt sich noch erhöhen, wenn
in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung der Zwischenraum zwischen den beiden
Blechen von einem gut strahlendurchlässigen Material ausgefillt ist.
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Dieses Material definiert den Abstand der beiden Bleche voneinander
und gibt dem Streustrahlenraster einen sandwich-artigen Charakter.
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Die Transparenz des Streustrahlenrasters läßt sich bei gegebener Streustrahlenabsorption
noch weiter erhöhen, wenn beide Bleche gemeinsam, in zweckmäßiger Ausgestaltung
der Erfindung, von einem auf der Mittelsenkrechten liegenden Fokus ausgehend perforiert
sind. Hierdurch ergibt sich eine Fokussierung, die noch günstigere Eigenschaften
bezüglich der Streustrahlenabsorption zur Folge hat.
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In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann das Streustrahlenraster
bei einer Lochdichte größer als das Auflösungsvermögen des Verstärkerfolien-Film-Systems
unbeweglich im Strahlengang gehalten sein.
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Hierdurch entfällt der gesamte Antriebsmechanismus für das Streustrahlenraster
und dieses läßt sich mit noch geringerem Abstand zum Röntgenfilmblatt anordnen.
Dies kommt der Bildschärfe zugute. Darüber hinaus wird so die Konstruktion des Grundgerätes
beträchtlich verbilligt.
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In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann das Streustrahlenraster
als Auflagefläche für die der Strahlenquelle zugewandte Verstärkerfolie verwendet
sein. Dies hat den Vorteil, daß nunmehr eine weitere Anlagefläche, die wiederum
Streustrahlung erzeugen würde, in Wegfall kommt und durch das Streustrahlenraster
ersetzt werden kann.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Darstellung einer Röntgenaufnahmeeinrichtung mit dem erfindungsgemäßen Streustrahlenraster
7 Fig. 2 eine Aufsicht auf einen ausgebrochenen Teil des Streustrahlenrasters der
Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch die Linie III-III der Fig. 2 und Fig. 4 einen
Schnitt durch ein Streustrahlenraster in Sandwich-Bauweise.
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In der Fig. 1 erkennt man in schematischer Darstellung ein Röntgenuntersuchungsgerät
1 mit einem auf einer Lagerungsplatte 2 liegenden Untersuchungsobjekt 3, einer über
dem Untersuchungsobjekt angeordneten Röntgenröhre 4 und einer unter dem Untersuchungsobjekt
angedeuteten Röntgenaufnahmeeinrichtung 5. Der Strahlenkegel 6 ist gestrichelt angedeutet.
Die Röntgenaufnahmeeinrichtung 5 zeigt in ihrer schematischen Darstellung in Strahlenrichtung
nacheinander ein Streustrahlenraster 7, eine am Streustrahlenraster anliegende Verstärkerfolie
8, ein an der Verstärkerfolie anliegendes Röntgenfilmblatt 9 und eine auf der anderen
Seite am Röntgenfilmblatt anliegende weitere Verstärkerfolie 10 sowie eine Anpreßplatte
11, welche zurAuspressung von Luftblasen leicht ballig gewölbt ist.
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Die in der Fig. 1 gezeigte Aufnahmeeinrichtung 5 mag beispielsweise
für ein Zielgerät stehen, bei dem ein aus einem Vorratsmagazin (nicht dargestellt)
entnommenes Röntgenfilmblatt 9 zwischen die Verstärkerfolien transportiert und durch
die mit den Pfeilen 12, 13 dargestellte Hubbewegung der Anpreßplatte 11 zwischen
den beiden Verstärkerfolien 8, 10 eingepreßt wird. Die Aufnahmeeinrichtung 5 der
Fig. 1 mag aber ebenso auch für eine Röntgenfilmkassette stehen, bei der das eingelegte
Röntgenfilmbaltt 9 zwischen zwei Verstärkerfolien 8, 10 liegt. Diese werden bem
Schließen des Deckels, den die eine Anpreßplatte 11 verkörpert, gegen den Boden
der Röntgenfilmkassette und somit auch an das Röntgenfilmblatt angepreßt.
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Eine ausgebrochene Ecke des in der Aufnahmeeinrichtung 5 der Fig.
1 eingezeichneten Streustrahlenrasters 7 ist in der Fig. 2 in Aufsicht vergrößert
dargestellt. Man erkennt hier, daß das Streustrahlentaster aus einer ge-
lochten
Metallplatte 14 besteht, deren Löcher 15 so untereinander versetzt angeordnet sind,
daß sie bei gegebener Stegbreite die größtmögliche Lochdichte ermöglichen.
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Die Fig. 3, die einen Schnitt durch eine Lochreihe der Fig. 2 zeigt,
läßt die Form der einzelnen Löcher 15 besser erkennen. Diese sind kegelstumpfförmig
ausgebildet, wobei das Streustrahlenraster 7 so im Strahlenkegel gewendet ist, daß
die Seite mit dem kleineren Lochdurchmesser der Strahlenquelle 4 zugewandt ist.
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Dies ergibt eine bessere Extinktion der Streustrahlung als wenn die
Primärstrahlung von der anderen Seite auf das Streustrahlenraster aufträge Zur besseren
Veranschaulichung ist in der Figo 3 ein Untersuchungsobjekt 3 in Strahlenrichtung
vor dem Streustrahlenraster angedeutet. In Strahlenrichtung hinter dem Streustrahlenraster
ist die Verstärkerfolie 8 mit dem anliegenden Röntgenfilmblatt 9 eingezeichnet.
Die das Untersuchungsobjekt ungestreut durchdringende primäre Röntgenstrahlung 16
wird gemäß dem Ausführungsbeispiel durch das Streustrahlenraster 7 zu etwa 50 %
durchgelassen. Die e im Untersuchungsobjekt 3 gestreute Primärstrahlung, die der
Übersichtlichkeit halber als nur von einem Streuzentrum 17 ausgehend dargestellt
wird, wird zu über 95 % von den Rändern der Löcher 15 des Streustrahlenrasters 7
absorbiert. Die Belichtung des in Strahlenrichtung hinter dem Streustrahlenraster
7 angeordneten Röntgenfilmblattes 9 erfolgt also praktisch nur durch jene ungestreuten,
die Bildinformation enthaltenden Komponenten der Primärstrahlung.
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Infolge Wegfalls der das Röntgenfilmbaltt 9 gleichmäßig belichtenden,
zur Bildinformation nicht beitragenden Streustrahlung 18 steigt der Bildkontrast
erheblich In all
den Fällen, in denen die Löcher 15 kleiner sind
als die Bildauflösung des Verstärkerfolien-Film-Systems wird die Struktur des Streustrahlenrasters
nicht mehr auf dem Röntgenfilmblatt 9 abgebildet. Dadurch entfällt die Notwendigkeit,
das Streustrahlenraster 7 während der Belichtung des Filmblattes mit veränderlicher
Geschwindigkeit relativ zum Röntgenfilmblatt zu bewegen. Diese Eigenschaft des Streustrahlenrasters
7 ermöglicht eine Konstruktion, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist und bei der
das Streustrahlenraster 7 unmittelbar als Anlagefläche für die der Strahlenquelle
4 zugewandte Verstärkerfolie 8 des Röntgenzielgerätes oder der Röntgenfilmkassette
verwendbar ist.
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Hierdurch wird eine weitere, die Primärstrahlung steuernde Anlageschicht
für die Verstärkerfolie 8 eingespart und die Bildschärfe zusätzlich erhöht.
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Für die Herstellung des Streustrahlenrasters 7 eignet sich ein entsprechend
feinfokussierter Laser (nicht dargestellt). Auf der Einschußseite der Platte 14
für das Streustrahlenraster 7 wird infolge Energieaufnahme durch das ausgeworfene
teilweise verdampfte und teilweise noch flüssige Material mehr Material entfernt
als in der tieferen Region des Loches. Dadurch entsteht eine kegelstumpfförmige
Lochform. Eine stärkere Annäherung an die zylindrische Lochform läßt sich dadurch
erreichen, daß die Perforation nicht mit einem einzigen Laserstrahlimpuls sondern
durch mehrere nacheinander auf dieselbe Lochposition gerichtete Laserpulse vorgenommen
wird. Hierdurch kann die Energieabnahme mit zunehmender Lochtiefe verringert und
eine mehr zylindrische Lochform erreicht werden. Es ist auch möglich, den Laserstrahl
auf einen Punkt zu fokussieren, der unmittelbar oberhalb der Oberfläche der Platte
14 für das Streustrahlenraster liegt. Infolge des so etwas divergierenden Strahlenkegels
kann auch einer übermäßigen Konizität der Lochform vorgebeugt werden. Gering-
fügig
kegelstumpfförmige Löcher 15 verringern die Anforderungen an die Genauigkeit der
Ausrichtung der einzelnen Löcher 15 zur Lage der Strahlenquelle 4 und erlauben es
sowohl Normal- wie auch Teleaufnahmen mit ein und demselben Streustrahlenraster
7 auszuführen.
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Außer mit Laserstrahlen lassen sich die Löcher 15 auch mit einem entsprechend
feinfokussierten Elektronenstrahl (nicht dargestellt) einbringen. Auch hier ist
ein intermitierendes Perforieren wegen der so erhältlichen zylindrischewnLochform
vorzusehen. Bei der Verwendung eines Elektronenstrahls stört jedoch das erforderliche
Vakuum, das durch den Auswurf von Material immer wieder verunreinigt wird.
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Die Lochdichte pro Flächeneinheit läßt sich noch weiter erhöhen, wenn
bei der Perforation jeweils eine Lochposition übersprungen und der Wärme somit eine
bessere Gelegenheit gegeben wird abzufließen. Dies führt zu kühleren und somit festeren
Stegen zwischen den einzelnen Löchern. Besonders erstrebenswert sind Lochdurchmesser
um Größenordnung 60 /um. Dabei sind Stegbreiten in der Größenordnung von 20 5o'
des Lochdurchmessers auf der Seite mit dem großen Lochdurchmesser und knapp gleicher
Breite wie der Lochdurchmesser auf der Seite mit dem kleinen Lochdurchmesser erreichbar
Die Fig. 4 schließlich zeigt ein abgewandeltes Streustrahlenraster 19, bei dem die
Platte aus zwei durch Zwischenlage einer Kunststoffzwischenschicht 20 im Abstand
voneinander angeordneten Wolframblechen 21, 22 besteht. Die beiden Bleche sind mit
der Eunststoffzwischenschicht verklebt und untereinander durch einen Rahmen 23 verbunden.
Die Löcher 24, 25, die im wesentlichen so angeordnet sind, wie in der Fig. 2 dargestellt
ist, sind zu einem auf der Mittelsenkrechten 26 auf das Streustrahlenraster 19 liegenden
Fokus 27 zentriert.
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Dieser Fokus befindet sich in einem Abstand vom Streustrahlenraster,
den später auch die Röntgenröhre einnehmen wird. Von dieser Stelle aus erfolgt auch
die Perforation der Löcher 24, 25 mit einem Laser- oder Elektronenstrahl. Die in
der Fig. 4 angezeigte Strahlenrichtung stimmt sowohl mit der Strahlenrichtung bei
der Perforation des Streustrahlanrasters 19 als auch mit der betriebsmäßigen Strahlenrichtung
bei den späteren Räntgenuntersuchungen überein. Auch hier ist ein Untersuchungsobjekt
28 und ein Streuzentrum 29 im Untersuchungsobjekt zur Verdeutlichung der Absorption
der Streustrahlung 30 eingezeichnet.
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Der Vorteil dieses Streustrahlenrasters 19 gegenüber einem solchen
aus einer einzigen Platte besteht darin, daß bereits geringste Abweichungen von
der fokussierten Strahlenrichtung zu einer Absorption dieser Streustrahlung führt.
Die Lochlänge läßt sich durch Variation der Stärke der eingeschobenen Kunststoffschicht
20 und der Stärke der beiden verwendeten Bleche 21, 22 unabhängig von der Gesamtabsorption
in weitesten Grenzen variieren. Ein weiterer Vorteil dieser gonstruktion ist es,
daß kegelstumpfförmige Lochformen im Material keinen nennenswerten Einfluß auf das
Schachtverhältnis und die Streustrahlenabsorption haben.
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4 Figuren 18 Patentansprüche -
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