專利名稱：用于選擇性吸收電磁輻射的格柵及其制造方法
用于選擇性吸收電磁輻射的格柵及其制造方法
已知的用于選擇性吸收電磁輻射的格柵特別用在計算機斷層攝影(CT) 掃描機上，或者用在核成像設(shè)備(Y射線照相機、SPECT、 PET)上。這種 格柵具有輻射吸收薄片，確定該輻射吸收薄片的方位，以便于限定電磁輻 射(例如，X-射線、y射線、電子、a粒子等)的透射方向。主要吸收了撞 擊在格柵上的其傳播方向不同于透射方向的輻射。因此，吸收效率取決于 幾何參數(shù)，如格柵高度、薄片之間的距離、薄片厚度等，并且還取決于諸 如輻射能量和薄片材料之類的其它參數(shù)。在透射方向上傳播的輻射基本上 被完全透射出去(由于吸收薄片的幾何填充系數(shù)，因此吸收了一定的百分 比)。
在CT掃描機中，輻射是在X-射線管中產(chǎn)生的。典型地，格柵設(shè)置在 要照射的對象和探測器之間，該探測器用于在與對象相互作用之后探測輻 射。確定吸收薄片的方位(聚焦)，以便于將從X-射線管的焦點發(fā)射的輻射 (原始輻射)透射出去，并且吸收在受照射的對象內(nèi)已經(jīng)經(jīng)歷了方向改變 散射過程的輻射(散射的輻射)。
一個目的是盡可能精確并高效地制造這種格柵。對于高效率，要求高 的縱橫比(aspect ratio),即要求薄片在透射方向上的高度與薄片厚度的比 值高。例如，當(dāng)薄片用在CT掃描機的旋轉(zhuǎn)部分上時，縱橫比高的薄片由于 作用在它們上面的力而容易發(fā)生振動。當(dāng)用在CT中時，格柵通常精確地對 準(zhǔn)探測器的探測器元件，振動導(dǎo)致格柵的性能發(fā)生不可能被校準(zhǔn)的變化。 在薄片振動的情況下，由于例如遮蔽效應(yīng)，給定探測器元件測量的X-射線 的部分發(fā)生變化，并且CT圖像會顯示出由振動所造成的偽影。因此，對于 輻射格柵來說， 一個目的就是減小薄片發(fā)生振動的傾向。
專利文獻(xiàn)US 6,744,852 B2提出在薄片之間設(shè)置基本上對輻射透明的載 體材料-特別是聚甲基丙烯酰亞胺高阻泡沫。US 6,744,852 B2提出在更大的 載體材料塊中形成狹縫，在狹縫中插入薄片。在這種格柵中，將薄片插入到狹縫中的步驟對于縱橫比高的薄片來說就變得很繁瑣，這是因為薄片容 易卡在狹縫中，并容易彎曲或折疊。這種格柵的另一個缺點是需要在物理 上交叉這些薄片，以形成精確制造的二維格柵。典型地，物理交叉要求在 薄片上鋸出狹縫，這是相當(dāng)成問題的制造步驟，這是因為薄片通常是由硬 金屬制成的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種相對于公知的格柵以及公知的制造方 法進(jìn)行了改進(jìn)的格柵以及制造這種格柵的方法。
本發(fā)明的目的由用于選擇性吸收電磁輻射的格柵實現(xiàn)，該格柵包括硬 質(zhì)泡沫材料塊，該泡沫材料對電磁輻射基本上是透明的；第一組輻射吸收 薄片；以及第二組輻射吸收薄片，該第一組和第二組薄片設(shè)置在泡沫材料 塊中，以便限定出了輻射透射方向，該第一組薄片和第二組薄片設(shè)置在彼 此的相對于透射方向的頂部上。在這種格柵中，有利的是塊狀載體材料 限定出了格柵的外部尺寸，并且第一組和第二組薄片可以參照外部尺寸而 設(shè)置在格柵中，以便形成穩(wěn)定的高精度格柵，并且薄片由載體材料進(jìn)行固 定。載體材料本身對電磁輻射基本上是透明的，使得格柵的性能基本上只 由薄片的吸收效率決定，并且不會由于在載體材料內(nèi)的吸收而惡化。典型 的薄片由高Z的金屬制成，其中Z是原子序數(shù)，例如，鉬、鉤或鉛。取決 于要吸收的電磁輻射的能量，薄片也可以由較低Z的材料制成，例如，銅 或鐵。代替由片狀金屬等制成，薄片也可以通過塑料注射成型工藝來制造， 其中將金屬粉與塑料混合。
在根據(jù)本發(fā)明的格柵的另一個實施例中，第一組薄片中的薄片設(shè)置在 凹槽(例如，狹縫)中，該凹槽從格柵的入口側(cè)延伸到泡沫材料內(nèi)。這種 凹槽可以例如通過使用圓鋸或鋼絲鋸進(jìn)行鋸切或者通過任何其它適當(dāng)?shù)臋C 械處理來形成。第二組薄片中的薄片設(shè)置在凹槽中，該凹槽從格柵的出口 側(cè)延伸到泡沫材料內(nèi)。由于這些凹槽彼此間是完全獨立的，所以即使對于 聚焦的格柵來說，用機器制造這些凹槽并將薄片設(shè)置在凹槽中也是簡單的。 這些凹槽也可以具有不同的尺寸，以便容納不同大小的薄片，這意味著 這些凹槽例如可以具有不同的深度值(在透射方向上測得的)和/或厚度值。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一組薄片以相對于第二組薄片交叉的方式設(shè)置。因此，形成了二維結(jié)構(gòu)，而不需要使薄片在物理上交叉。由于泡 沫材料用作薄片的載體，所以對于薄片在側(cè)邊的固定不會出現(xiàn)問題。而且， 也可以因此將多個相對較小的格柵以(彎曲的)矩陣設(shè)置方式進(jìn)行放置， 使得可以形成覆蓋大尺寸探測器的大格柵，這是因為每個小格柵本身是穩(wěn) 定的。
在本發(fā)明的一個實施例中，薄片粘貼到凹槽內(nèi)。與夾住相對比，這會 牢牢地固定住薄片，使得即使在旋轉(zhuǎn)機架操作時也不會使它們的固定松動。
在本發(fā)明的另一個實施例中，薄片相互之間平行設(shè)置。這允許選擇性 吸收以傾斜角度撞擊到格柵上的所有輻射。
在本發(fā)明的又一個實施例中，第一組薄片中的薄片與第二組薄片中的 薄片對準(zhǔn)。取代將長的薄片插入到泡沫材料中以制造縱橫比高的格柵，只 需要插入短了大約兩倍的薄片，這樣就減少了在插入過程中與薄片的彎曲 和折疊有關(guān)的問題。還可以設(shè)想具有不同尺寸的薄片，例如，第一組薄片 可以在透射方向上比第二組薄片長，并且/或者第二組薄片可以比第一組薄 片厚。
本發(fā)明還涉及用于探測電磁輻射的探測器裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明的 格柵。此外，本發(fā)明還涉及醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，其包括根據(jù)本發(fā)明的格柵。
本發(fā)明的目的也可以通過一種制造用于選擇性吸收電磁輻射的格柵的 方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟提供硬質(zhì)泡沫材料塊，該泡沫材料對 電磁輻射基本上是透明的；在泡沫材料塊中形成第一組凹槽，使得第一組
凹槽沿輻射透射方向延伸；在泡沫材料塊中形成第二組凹槽，使得第一組
凹槽和第二組凹槽設(shè)置在彼此的相對于輻射透射方向的頂部上；以及在第
一組凹槽中設(shè)置第一組輻射吸收薄片，并在第二組凹槽中設(shè)置第二組輻射 吸收薄片。
在下文中通過描述各種實施例并參考附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明，在附
圖中


圖1示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性方法的第一步驟的側(cè) 視圖，該第一步驟也即提供硬質(zhì)泡沫材料塊以用于進(jìn)一步加工的步驟；
圖2示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性方法的第二步驟的側(cè)視圖，該第二步驟也即在泡沫材料塊中形成第一組凹槽的步驟；
圖3示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性方法的第三步驟的側(cè)
視圖，該第三步驟也即在泡沫材料塊中形成第二組凹槽的步驟；
圖4示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性方法的第四步驟的側(cè)
視圖，該第四步驟也即將第一組輻射吸收薄片設(shè)置在第一組凹槽中的步驟; 圖5示出了如圖4中所示側(cè)視圖中示出的方案的頂視圖； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的格柵的側(cè)視圖，其中，第一組輻射吸
收薄片中的薄片和第二組輻射吸收薄片中的薄片以平行方式設(shè)置，并相互
對準(zhǔn)；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的格柵的側(cè)視圖，其中，第一組輻 射吸收薄片中的薄片和第二組輻射吸收薄片中的薄片以聚焦方式設(shè)置，并 相互對準(zhǔn)；
圖8示出了泡沫材料塊的透視圖，其中，第一和第二組凹槽以聚焦方 式形成，并且彼此交叉設(shè)置；
圖9以二維方式示出了根據(jù)本發(fā)明的格柵的頂視圖，為了清楚起見描 示出了第一和第二組薄片中的薄片；
圖IO示出了核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備(例如，SPECT掃描機)的示意圖，該核
醫(yī)學(xué)成像設(shè)備帶有具有四個格柵的探測器；以及
圖ll示出了CT設(shè)備的示意圖，該CT設(shè)備具有X-射線源和具有聚焦 格柵的探測器。
輻射吸收格柵被廣泛應(yīng)用在例如計算機斷層攝影(CT)掃描機等醫(yī)學(xué) 成像設(shè)備中或單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)中，或者諸如X-射線 衍射分析設(shè)備之類的分析裝置中。在這些設(shè)備中，輻射吸收格柵被用來吸 收在以傳播方向不同于透射方向(根據(jù)需要局部可變的)撞擊到格柵上的 輻射量子。為了實現(xiàn)該目的，格柵包括輻射吸收薄片，這些輻射吸收薄片 的方位被確定為與(根據(jù)需要局部可變的)透射方向?qū)?zhǔn)。因此，透射通 道形成在薄片之間。
在一個典型的實施例中，這些薄片的方位被確定為彼此平行，這樣就 導(dǎo)致形成了在整個格柵的延伸上固定不變的透射方向(參見圖6以及參照圖6進(jìn)行的說明)。在另一個典型的實施例中，薄片是聚焦式的，使得局部
可變的透射方向在焦點處相交(參見圖7以及參照圖7進(jìn)行的說明)。后一 種設(shè)置方式例如被用在CT中，其中，這些薄片在X-射線源的焦點上聚焦。 在CT中，格柵位于探測器的前面，該探測器測量已穿過受照射對象的 輻射。因此，在散射過程己充分地改變了量子傳播方向的情況下，在受照 射對象內(nèi)散射的X-射線量子主要被聚焦薄片吸收了。受照射對象的體積越 大，散射的輻射與沒有經(jīng)歷散射過程的原輻射之間的比值就越高。受照射 對象的體積隨著對象的尺寸以及X-射線束的圓錐寬度而增大。
薄片的典型大小取決于具體的應(yīng)用。對于醫(yī)學(xué)應(yīng)用來說，薄片尺寸典 型地在下述范圍內(nèi)厚度(垂直于透射方向測量得到的)d=10-500,，高 度(在透射方向上測量得到的)h二l-50mm。薄片的長度取決于應(yīng)用，對于 射線照相術(shù)格柵，薄片的長度可以為l二400mm。
薄片的材料取決于要被吸收的輻射的能量。對于低能量輻射，例如用 于乳房造影法中的低能量輻射(輻射量子的平均能量大約為20keV)，例如 銅或鐵的輻射吸收系數(shù)就足以滿足厚度為10-5(Vm的薄片的需要。對于更 高的平均輻射能量(例如，平均能量典型地大約為75keV的射線照相術(shù)， 或平均能量典型地大約為100-140keV的CT)，薄片材料從吸收能力更強的 金屬中選擇，這些金屬例如是鉬、鎢或鉛。
用于射線照相術(shù)的格柵是由鉛薄片制成的，例如，該鉛薄片的典型厚 度d二30pm，高度h二2mm，長度l二30cm。為了使這種格柵穩(wěn)定，透射通 道填充有通道材料，例如，鋁或紙。選擇吸收輻射盡可能少的通道材料， 以便實現(xiàn)高的格柵效率。在CT中，薄片的典型尺寸可以是d二100pm， h =20mm， l二30mm。這些薄片在它們的側(cè)邊進(jìn)行固定，并且通道材料是空 氣。對于SPECT，使用二維結(jié)構(gòu)來代替薄片的一維設(shè)置方式。對于SPECT， 典型的尺寸例如是，在40X40cn^的總格柵尺寸上，d=500|xm， h二40mm。 通常使用鉛鑄造工藝來制造SPECT格柵。典型地，二維結(jié)構(gòu)由六邊形的通 道組成，使得每個薄片的長度只有幾毫米。
對于諸如CT或射線照相術(shù)之類的應(yīng)用，極其需要二維格柵。對于CT， 這是由不斷增長的X-射線束圓錐尺寸引起的。在過去的幾年中，圓錐變寬 了，從探測器級上的大約2cm的最大值擴大到探測器級上的大約10cm。在探測器級上的40cm的圓錐足以在單次圓周掃描中執(zhí)行完整的心臟或肝臟 掃描。如上面已經(jīng)說明過的，這種圓錐尺寸的增大導(dǎo)致增加了散射輻射和 透射(或原始)輻射之間的比值(S/P比值)。標(biāo)準(zhǔn)線性格柵(薄片設(shè)置成 一維方式)無法應(yīng)對S/P比值的這種增加。高的S/P比值會導(dǎo)致在CT圖像 中形成偽影，并且還會導(dǎo)致圖像噪聲的增加。
接下來，描述根據(jù)本發(fā)明的格柵的各種示例性制造方法和實施例。根 據(jù)本發(fā)明的格柵同時具有制造簡單、精確、高效且穩(wěn)定的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā) 明的格柵可以平行或聚焦，它們可以是一維的或是二維的。
圖1用側(cè)視圖示出了制造根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性制造方法中的第 一步驟。硬質(zhì)泡沫材料塊4例如借助于熱蠟固定到基板(baseplate) 10上。 這使得泡沫材料塊4固定地連接到基板10上，并允許對泡沫材料塊4進(jìn)行 進(jìn)一步的機械處理，而不會使泡沫材料塊4相對于基板IO發(fā)生移動。因此， 基板10限定出了用于精確構(gòu)造泡沫材料塊4的參考坐標(biāo)系。在所示出的示 例性制造方法中，基板IO具有開口 10'(參見圖5，描繪了頂視圖中的開 口 10')。在所示出的實施例中，開口 10'是U形的(這致使基板10呈C 形)，并允許通向連接到基板的泡沫材料塊4的側(cè)邊。典型的泡沫材料是 ROHACELL ,聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)硬泡沫，但同樣可以使用其它的 具有類似機械剛度的輕質(zhì)硬泡沫材料。ROHACELL⑧也具有足夠的熱特性， 并且不會在高的X-射線劑量下?lián)p壞。
在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性制造方法中的第二步驟。 在所示的制造處理階段，已經(jīng)例如通過磨銑或鋸切或任何其它的適當(dāng)方法 限定出了泡沫材料塊的外形。由于磨銑工具或鋸可以相對于基板IO精確定 位(參見圖5，描繪了通孔12，通孔12用于將基板IO精確固定到基本結(jié) 構(gòu)上，工具也可以固定到該基本結(jié)構(gòu)上，或者通過校準(zhǔn)至少精確地以該基 本結(jié)構(gòu)作為參照)，因此外形被精確地限定在基板10的參考系中。這里， 泡沫材料塊上的用熱蠟固定到基板10的那些部分4'在制造出格柵之后被 去掉-例如，通過簡單地將它們折斷。這確保了最后形成的格柵不會受到蠟 的污染，蠟與泡沫材料相比會吸收更加多的輻射。在圖2中，還示出了第 一組凹槽7 (在本實施例中是狹縫)已經(jīng)形成在泡沫材料塊4中。示意性示 出了用于鋸出第一組凹槽7的圓鋸11。由于已經(jīng)在參考坐標(biāo)系中形成了泡沫材料塊4的外形，所以同樣在精確參照泡沫材料塊4的外形的情況下形 成了凹槽。因此，泡沫材料塊的外形可以被用來使最后形成的格柵與其它 結(jié)構(gòu)精確對準(zhǔn)，特別是以下述方式使格柵與不規(guī)則的探測器對準(zhǔn)，該方式 是使薄片與探測器像素的非活動邊緣區(qū)域?qū)?zhǔn)。這是所公開方法的最大優(yōu) 點。
與在泡沫材料中垂直鋸出凹槽7相比，也可以水平地鋸出凹槽7，如圖 2中用虛線所標(biāo)出的那樣。
在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性制造方法中的第三步驟。 在這個階段，基板10已經(jīng)被斷開連接，垂直旋轉(zhuǎn)，并再次固定到基本結(jié)構(gòu) 上(使用如圖5中所描繪的用于精確固定的通孔12)，使得鋸可以進(jìn)入泡沫 材料塊的另一側(cè)，以便在泡沫材料中鋸出第二組凹槽8。在如上所述水平地 鋸出凹槽7的情況下，基板10會被水平旋轉(zhuǎn)，并且同樣水平地鋸出第二組 凹槽8。水平鋸切的優(yōu)點是，可以使用較小直徑的圓鋸11，這是因為鋸不 需要經(jīng)過基板10的厚度以及取決于泡沫材料塊4外形的任何額外空間。圓 鋸ll的直徑越小，可以鋸出的凹槽7、 8就越精確。除了圓鋸ll，還可以 使用技術(shù)人員所公知的其它工具，例如，鋼絲鋸。
在圖4中，示出了根據(jù)本發(fā)明的格柵的示例性制造方法中的第四步驟。 在這個階段，將第一組輻射吸收薄片5中的薄片設(shè)置在第一組凹槽7中。 有利的是，這些薄片借助于諸如環(huán)氧樹脂之類的粘合劑固定在凹槽中。用 于光學(xué)應(yīng)用的環(huán)氧樹脂，如Polytec PT GmbH Polymere Technologien, Waldbronn， Germany的EPO-TEC 301，滿足了能夠粘貼鉬和ROHACELL 并且同時在高劑量的電離輻射下穩(wěn)定的需要。這可以通過下述方式來實現(xiàn)， 例如，首先，將薄片滑入凹槽內(nèi)，然后將一些低粘度的粘合劑注入到凹槽 內(nèi)。因為裕度原因，由于凹槽的厚度需要比薄片的厚度稍微大一些，所以 低粘度的粘合劑流進(jìn)剩余的空間內(nèi)，并且在粘合劑變硬后將薄片固定在凹 槽內(nèi)。在這個步驟的另一實施例中，薄片設(shè)置了粘合劑的印刷涂層，然后 再裂開到凹槽內(nèi)。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，其它可行方案也是可 行的。
圖5示出了圖4所示階段中的格柵上的頂視圖?；?0具有開口 10，， 在該開口 10'上方設(shè)置有泡沫材料塊4。如上所述，泡沫材料塊的部分4'例如通過熱蠟固定到基板上，其中該泡沫材料塊的部分4'是在已經(jīng)形成泡
沫材料塊的外形后所余下的部分。第一組輻射吸收薄片5中的7個薄片已 經(jīng)粘貼在了狹縫內(nèi)，而余下了第一組凹槽7中的兩個空的凹槽?；?0具 有通孔12，其用于將基板IO精確連接到基本結(jié)構(gòu)(圖中未示出)。諸如磨 銑工具、鋸之類的工具也可以固定到基本結(jié)構(gòu)上，或者可以通過校準(zhǔn)以基 本結(jié)構(gòu)為參照。這使得可以在由基本結(jié)構(gòu)限定出的參照坐標(biāo)系內(nèi)精確地形 成泡沫材料塊的形狀。由于基板10經(jīng)由通孔12精確連接到基本結(jié)構(gòu)上， 所以基板IO可以垂直或水平旋轉(zhuǎn)，或者可以平移到基本結(jié)構(gòu)上的另一個位 置，同時保持精確參照泡沫材料塊4。這意味著，在基板10處于第一位置 的情況下，可以與基板處于第二位置(其被旋轉(zhuǎn)或平移到第一位置)情況 下的其它凹槽一樣精確地(參照泡沫材料塊4的外部幾何形狀)在泡沫材 料塊中鋸出凹槽(在本實施例中，凹槽被制造成狹縫)。這僅僅需要精確制 造基板10、通孔12以及基本結(jié)構(gòu)中的任何定位銷等。通過將鋁作為基板和 基本結(jié)構(gòu)的材料，并且采用現(xiàn)在的CAD/CAM機器，可以實現(xiàn)總精度大約 為士10prn的泡沫材料塊和狹縫。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的格柵1的側(cè)視圖。泡沫材料塊4 的橫截面是矩形。格柵1的入口側(cè)E在工作狀態(tài)下面向輻射源。第一組輻 射吸收薄片5設(shè)置在泡沫材料塊4中的凹槽內(nèi)，這些凹槽從入口側(cè)E向里 延伸到泡沫材料塊接近中心線C的位置。第一組薄片5中的薄片彼此平行 設(shè)置，并與入口E垂直。在圖6中示出了第一組薄片5中的薄片與入口 側(cè)E齊平。在本發(fā)明的另一個實施例中，薄片當(dāng)然也可以伸出到入口側(cè)E 的上方。第二組薄片6設(shè)置在第二組凹槽內(nèi)，該第二組凹槽從泡沫材料塊 的出口側(cè)X向里延伸到泡沫材料塊接近中心線C的位置。在所示的實施例 中，第二組薄片6與第一組薄片5對準(zhǔn)，使得第一組薄片在作用上基本上 像是第一組薄片的延伸。當(dāng)考慮格柵的總效率時，它們之間的位于中心線C 周圍的間隙可以忽略不計。清楚的是，在這種格柵中，薄片不需要插入到 在有效薄片的整個目標(biāo)高度上的凹槽中，而只需插入到在大約一半的有效 薄片高度上的凹槽中。這減少了與薄片的彎曲和折疊相關(guān)的問題。由于薄 片都對準(zhǔn)了，所以限定了透射方向T。由于薄片相互之間平行設(shè)置，所以該 透射方向T在格柵的整個延伸上都是不變的。撞擊到格柵上并且傳播方向與透射方向T相同的電磁輻射量子2會穿過格柵而不會被吸收。只有撞擊 到薄片頂邊的那些量子才會被吸收；這一小部分由薄片的幾何填充系數(shù)限 定。例如，如果薄片的厚度d二100^im，并且該薄片被設(shè)置成中心距離為 lmm，則薄片的幾何填充系數(shù)為10%。傳播方向與透射方向T有明顯區(qū)別 的量子3將很可能被吸收。吸收的可能性取決于幾何尺寸、薄片材料、量 子的能量以及量子的傳播方向。取代圖6中所示的對準(zhǔn)，第二組薄片6中 的薄片也可以放置在第一組薄片5中的兩個薄片之間的中央。這允許制造 薄片密度高的格柵，同時通道之間載體材料的厚度保持為大約是薄片的有 效距離的兩倍。因此，大大減小了制造過程中破壞載體材料的風(fēng)險。
圖7中的側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的格柵的另一個實施例。圖7所示 的格柵與圖6所示的格柵的區(qū)別在于，第一組薄片5和第二組薄片6中的 薄片是聚焦式的。這導(dǎo)致了在格柵1的整個延伸上變化的透射方向，如可 以從圖7中所示的兩個透射方向T中看到的那樣。在薄片聚焦在輻射源(例 如，X-射線源)的焦點或熱點上的情況下，原始輻射會穿過格柵而基本上 不會被吸收。在對象(圖中未示出)內(nèi)被散射而使得它們的傳播方向發(fā)生 改變的輻射量子將在格柵內(nèi)被吸收。
在圖8中，示出了根據(jù)本發(fā)明的格柵的又一個實施例。在圖8中，示 出了泡沬材料塊4的透視圖，其中，第一組凹槽7以聚焦方式形成，第二 組凹槽8同樣以聚焦方式形成，但第二組凹槽中的凹槽相對于第一組凹槽 中的凹槽垂直設(shè)置。在薄片插入到凹槽中后，這種設(shè)置方式導(dǎo)致形成二維 格柵設(shè)置，其中，當(dāng)在透射方向上看時，第一組和第二組薄片中的薄片形 成了單獨的通道。當(dāng)例如與核醫(yī)學(xué)設(shè)備中用到的鑄造鉛柵(cast lead grid) 相比時，即使對于這種二維格柵需要至少兩倍的高度，根據(jù)本發(fā)明的格柵 的本實施例也克服了嚙合薄片所帶來的問題，這是因為它們不需要在物理 上交叉。泡沫材料使薄片穩(wěn)定。格柵可以被看作是一個大的格柵模塊，使 得可以用以矩陣狀排列方式設(shè)置的多個格柵模塊來覆蓋大的區(qū)域。
圖9示出了圖8所示的格柵的薄片在插入到凹槽中之后的頂視圖。為 了清楚起見，示出了第一組薄片以及第二組薄片，以更好地顯示已經(jīng)實現(xiàn) 的二維格柵結(jié)構(gòu)。在不需要鋸穿第一組薄片以插入第二組薄片的情況下， 實現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的二維格柵。例如，沒有了在鋸穿薄片時使薄片磨損的風(fēng)險。
在圖10中，給出了核醫(yī)學(xué)(NM)成像設(shè)備(例如，Y射線照相機或
SPECT掃描機)的示意性描述。NM設(shè)備的主要特征是探測器裝置D，該 探測器裝置D用于探測從對象20 (例如，病人或動物)發(fā)射的輻射。該探 測器裝置包括探測器30和至少一個格柵1 ，該探測器30用于探測電磁輻射， 而格柵1用于選擇性吸收電磁輻射。圖中沒有示出NM設(shè)備的其它特征， 例如安裝該探測器裝置的機架。在NM成像中，對象接收放射性同位素的 注入，該放射性同位素典型地為Y射線發(fā)射體或正電子發(fā)射體(其會在正 電子消失后產(chǎn)生兩個發(fā)射量子)。放射性同位素典型地附著到分子上，該分 子特別附著到特定類型的組織上，該特定類型的組織例如是心臟組織或癌 組織。在圖10中，示出了輻射發(fā)射區(qū)域21。那么它有助于獲得身體圖像， 用以識別己經(jīng)附著了放射性標(biāo)記分子的區(qū)域。為此，需要如圖10所示的平 行格柵l。平行格柵l能夠獲得對象20的平面圖像，其中輻射發(fā)射區(qū)域21 成像為清晰區(qū)域(sharp area)。輻射發(fā)射區(qū)域發(fā)射的沿格柵的透射方向上的 輻射基本上被透射出去(用實線表示)，而以傾斜角度撞擊到格柵上的輻射 會被吸收(用虛線表示)。在所示出的示例性實施例中，探測器裝置D配備 有四個格柵l，但是探測器裝置也可以具有一個格柵，或者例如具有在探測 器30上方以4X4矩陣形式設(shè)置的16個格柵。
在圖11中，給出了 CT設(shè)備的示意性描述。該CT設(shè)備包括示例性的 探測器裝置D，其具有探測器30和聚焦格柵1。在另一個實施例中，探測 器裝置具有曲面探測器和安裝在該探測器頂部上的幾個聚焦格柵。這些格 柵聚焦在輻射源40的焦點上。這導(dǎo)致吸收在對象20內(nèi)散射的輻射(用虛 線表示)，并透射原始輻射(用實線表示)。因此，CT探測器對沿焦點和相 應(yīng)探測器元件之間的線的衰減特性進(jìn)行成像。具有較大衰減特性的密集對 象區(qū)域22會導(dǎo)致產(chǎn)生比對象的其它低吸收區(qū)域更強的吸收。
權(quán)利要求
1、用于選擇性吸收電磁輻射(2、3)的格柵(1)，該格柵(1)包括-硬質(zhì)泡沫材料塊(4)，該泡沫材料對所述電磁輻射(2、3)基本上是透明的，-第一組輻射吸收薄片(5)，以及-第二組輻射吸收薄片(6)，所述第一組和第二組薄片設(shè)置在所述泡沫材料塊中，使得限定出了輻射透射方向(T)，所述第一組薄片和所述第二組薄片設(shè)置在彼此的相對于所述透射方向(T)的頂部上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的格柵，其中，所述第一組薄片(5)設(shè) 置在第一組凹槽(7)中，所述第一組凹槽(7)從所述泡沫材料塊(4) 的輻射入口側(cè)(E)延伸到所述泡沫材料內(nèi)，所述第二組薄片(6)設(shè) 置在第二組凹槽(8)中，所述第二組凹槽(8)從所述泡沫材料塊(4) 的出口側(cè)(X)延伸到所述泡沫材料內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的格柵，其中，所述第一組薄片(5) 以相對于所述第二組薄片(6)交叉的方式設(shè)置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項所述的格柵，其中，所述第 一組薄片(5)和所述第二組薄片(6)借助于粘合材料(9)，特別是 抗電磁輻射的粘合劑固定到所述泡沫材料上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一項所述的格柵，其中，所述第 一組薄片(5)中的薄片相互之間平行設(shè)置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項所述的格柵，其中，所述第 二組薄片(6)中的薄片設(shè)置成與所述第一組薄片中的薄片對準(zhǔn)。
7、 一種用于探測電磁輻射的探測器裝置(D)，其具有根據(jù)權(quán)利 要求1到6中任意一項所述的格柵。
8、 一種醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，其具有根據(jù)權(quán)利要求7所述的探測器。
9、 一種制造用于選擇性吸收電磁輻射的格柵的方法，所述方法 包括以下步驟-提供硬質(zhì)泡沫材料塊(4)，該泡沫材料對所述電磁輻射基本上 是透明的，-在所述泡沫材料塊(4)中形成第一組凹槽(7)，使得所述第一 組凹槽(7)沿輻射透射方向(T)延伸，-在所述泡沫材料塊(4)中形成第二組凹槽(8)，使得所述第一 組凹槽(7)和所述第二組凹槽(8)設(shè)置在彼此的相對于所述輻射透 射方向(T)的頂部上，以及-在所述第一組凹槽(7)中設(shè)置第一組輻射吸收薄片(5)，并且 在所述第二組凹槽(8)中設(shè)置第二組輻射吸收薄片(6)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，從所述泡沫材料塊(4) 的入口側(cè)(E)向所述泡沫材料內(nèi)形成所述第一組凹槽(7)，并且從 所述泡沫材料塊(4)的出口側(cè)(X)向所述泡沫材料內(nèi)形成所述第 二組凹槽(8)。
全文摘要
一種例如在CT或NM成像中采用的用于選擇性吸收電磁輻射(2、3)的格柵(1)，包括硬質(zhì)泡沫材料塊(4)，其中所述泡沫材料對電磁輻射(2、3)基本上是透明的；第一組輻射吸收薄片(5)；以及第二組輻射吸收薄片(6)，所述第一組和第二組薄片設(shè)置在泡沫材料塊中，使得限定出了輻射透射方向(T)，所述第一組薄片和所述第二組薄片設(shè)置在彼此的相對于透射方向(T)的頂部上。這種格柵裝置由于使用了載體材料所以是剛性的，可以精確制造，并且還可以制造二維格柵，而不需要在物理上交叉這些薄片。
文檔編號A61B6/06GK101443856SQ200680034322
公開日2009年5月27日 申請日期2006年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者A·埃爾格里, G·福格特米爾, R·K·格魯姆, R·多沙伊德, R·斯特德曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司