專利名稱:用于制造準(zhǔn)直儀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線檢測器的領(lǐng)域，具體涉及如權(quán)利要求
1的前序部
分限定的用于制造準(zhǔn)直儀的改進方法。
技術(shù)背景
醫(yī)療成像對于許多疾病的及早診斷來說是非常重要的，為此廣泛使
用了x射線檢測器。諸如骨骼、肌肉和脂肪的不同類型組織對x射線輻
射的吸收率不同，從而形成供醫(yī)師為了診斷目的而加以判讀的圖像。盡
可能準(zhǔn)確地獲取圖像的重要性不言而喻。另外，X射線輻射在劑量較大 時是有害的，從而使檢查過程中病人所受到的X射線劑量最少是非常重要的。
在圖像精確性方面，準(zhǔn)直儀或光闌或孔構(gòu)成了 x射線設(shè)備的重要部
分。準(zhǔn)直儀是包括顯著吸收x射線輻射、用來選通或準(zhǔn)直光束并屏蔽散
射輻射的材料的裝置。其設(shè)計成對射線流進行過濾，使得只有那些沿著 --定方向進入到準(zhǔn)直儀開口的射線可通過，而所有其他射線被吸收。在 沒有準(zhǔn)直儀的情況下，來自所有方向的射線都會照到病人，從而帶來不
必要的高輻射劑量。因此使用準(zhǔn)直儀確保了只有有用的x射線能照到病 人，因此降低了輻射劑量。而且，準(zhǔn)直儀能可用來產(chǎn)生較窄的x射線層 或束，從而提高了一些類型的x射線檢測器的位置分辨率，在這些類型
的X射線檢測器中，由入射X射線束的寬度而不是X射線檢測器的像素
大小決定位置分辨率。
通常，準(zhǔn)直儀是某些輻射吸收材料(例如，鉛)的厚片材，其上通 過機械加工或蝕刻而形成有一個或若干個細(xì)的狹槽。為了獲得高質(zhì)量的 圖像并使病人受到的輻射劑量最小，在制造準(zhǔn)直儀時要考慮若干方面。 雖然從材料消耗以及相關(guān)成本的方面來考慮，而且因為較輕的準(zhǔn)直儀更容易操作，制成準(zhǔn)直儀的片材比較薄是有利的，不過為了有效吸收x射
線，制成準(zhǔn)直儀的片材不能太薄。制造準(zhǔn)直儀的一個難點在于底切，艮P， 在垂直推進蝕刻時產(chǎn)生的橫向蝕刻。材料越厚，底切問題就越突出，艮口， 難以增加片材的厚度并維持小而均勻的狹槽。片材的厚度與狹槽寬度的 比率稱為厚寬比。然而，較薄的片材帶來準(zhǔn)直儀生產(chǎn)中的其他困難，這
是因為與較厚的材料相比，較薄的材料更加趨于翹曲，從而尺寸會改變， 這會影響準(zhǔn)直儀的精度。而且，由于不利的輻射將透射準(zhǔn)直儀，導(dǎo)致圖 像質(zhì)量降低并還導(dǎo)致病人受到更高劑量的輻射，從而太薄的準(zhǔn)直儀不可 行。
準(zhǔn)直儀應(yīng)該使從x射線源非散射發(fā)出的大致平行的輻射通過，并吸 收例如已經(jīng)在X射線源和準(zhǔn)直儀之間散射的不平行輻射。為了達到第二
要求，片材應(yīng)具有足夠的厚度來吸收不平行的輻射。
而且，準(zhǔn)直儀的制造是需要高準(zhǔn)確度和高精度的工作，其包括形成 尺寸小至微米范圍的狹槽，而且難以獲得足夠的準(zhǔn)確度。此外，這樣的
精細(xì)工作的成本是非常高的，并要求昂貴的工具，這使得x射線設(shè)備的 成本大幅度提高。
準(zhǔn)直儀可制造為垂直或水平的薄層狀結(jié)構(gòu)，即，獨立地制備多個薄 層，其中每個薄層都具有理想的型式。從而避免了與底切相關(guān)的困難。 然而，精度仍然不夠，這是因為難以將不同的層上下疊置而維持一定的 精度。
所有上述與準(zhǔn)直儀的制造相關(guān)的因素和困難最終都影響了x射線設(shè)
備的性能，從而需要有一種制造準(zhǔn)直儀的改進方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造準(zhǔn)直儀的改進方法，具體而言，提 供一種生產(chǎn)具有足夠精度的準(zhǔn)直儀的更加靈活的方法，并消除了諸如疊 置層的繁瑣步驟或者例如由于底切而導(dǎo)致精度降低的步驟，因而克服了 現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
另一 目的在于提供一種能根據(jù)對準(zhǔn)直儀的需要而定制準(zhǔn)直儀的改進方法，具體而言，提供一種具有高精度的方法，通過該方法可為任何理 想厚度的準(zhǔn)直儀維持準(zhǔn)直儀的精度。
另一目的在于提供一種成本低的方法來制造準(zhǔn)直儀，從而形成廉價 的準(zhǔn)直儀，并因此降低X射線設(shè)備的成本。
這些以及其他目的是通過權(quán)利要求
1特征部分限定的制造準(zhǔn)直儀的 方法實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于制造包括x射線透射基板的準(zhǔn)直儀的
方法。該創(chuàng)造性方法包括以下步驟在所述基板內(nèi)形成狹槽，該狹槽具 有第一側(cè)壁和第二側(cè)壁；用X射線吸收材料填充所述狹槽，使得所述吸
收材料從所述第一側(cè)壁延伸到所述第二側(cè)壁；去除所述X射線吸收材料 的一部分，從而形成第二狹槽，該第二狹槽從剩余的吸收材料延伸到所 述第二側(cè)壁；用X射線透射材料填充所述第二狹槽；去除所述X射線透 射材料的一部分，從而形成第三狹槽，該第三狹槽從剩余的透射材料延 伸到所述第二側(cè)壁；以及最后用X射線吸收材料填充所述第三狹槽。根 據(jù)本發(fā)明能制造具有任何理想厚寬比的準(zhǔn)直儀。通過本發(fā)明的方法，無 需層疊，從而消除了與對準(zhǔn)不同層相關(guān)的精度誤差。而且，通過本發(fā)明 能以有效和低成本的方式制造準(zhǔn)直儀，生產(chǎn)價格低的準(zhǔn)直儀。
根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，去除所述X射線吸收材料的一部分的所 述步驟包括以下子步驟通過切削工具在深度上去除X射線吸收材料的 一部分；橫向移動所述切削工具；以及通過所述切削工具在深度上去除X 射線吸收材料的另一部分。通過分若干小的去除步驟來實現(xiàn)材料的去除， 避免了與底切相關(guān)的問題，從而能提供高性能的準(zhǔn)直儀。根據(jù)本發(fā)明的 實施方式，重復(fù)這些步驟直到獲得理想的狹槽深度。
上述去除步驟也同樣能用于去除X射線透射材料，從而獲得相同的 優(yōu)點。而且，根據(jù)這些子步驟的實施方式，所述切削工具的橫向運動在1 至1000微米的范圍內(nèi)。每一切削步驟中進行的切削的深度可例如在1至 1000微米的范圍內(nèi)。從而能形成高精度的狹槽，狹槽的側(cè)壁具有非常低
的Ra值。
根據(jù)另一實施方式，所形成的狹槽具有傾斜表面，從而形成角形狹槽。所述狹槽、即X射線透射部分的寬度能在1微米至1厘米的范圍內(nèi)，
優(yōu)選為1至1000微米，最優(yōu)選為10至100微米，而基板的厚度可選擇
為在任何范圍內(nèi)。從而能形成具有任何理想厚寬比的準(zhǔn)直儀。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，可利用任何x射線透射材料，例如，
碳或塑料或任何其他低原子序數(shù)材料或低原子序數(shù)材料的混合物。同樣，
能利用任何合適的X射線吸收材料，例如，鎢，鉛，金，銅或任何其他
高原子序數(shù)材料或高原子序數(shù)材料的混合物。因此提供了最靈活的方法， 其使得能采用通常使用和容易獲得的材料，而且使得能利用針對特定用 途的材料，而無需改變制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，形成若干狹槽，每個狹槽具有理想的 傾斜度。所述狹槽可具有不同的傾斜度，即，準(zhǔn)直儀能具有傾斜度不同 的狹槽，從而使得能針對任何理想的應(yīng)用而定制準(zhǔn)直儀。
從以下對優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述以及附圖1至8將明了本發(fā)明的 其他特征和優(yōu)點，這些描述和附圖是僅以示例的方式給出的，不應(yīng)理解 為是對本發(fā)明的限制。


圖la至圖lf示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法中涉及到的不同 步驟。
圖2a至圖2d示出了圖lb至圖lc所示步驟的子步驟。 圖3a至圖3d示出了圖ld至圖le所示步驟的子步驟。 圖4示意性示出了圖2a至圖2d的子步驟。 圖5為制造準(zhǔn)直儀的本發(fā)明方法的步驟的流程圖。
具體實施方式
圖la至圖lf示出了用于生產(chǎn)準(zhǔn)直儀1的方法的一實施方式的步驟。 根據(jù)本發(fā)明的準(zhǔn)直儀1制造開始于碳纖維、塑料或任何合適的X射線透 射材料制成的基板2。該基板應(yīng)具有足夠的剛性，以能夠容易加以操作， 而且能具有任何理想的尺寸，例如為50x50cm以上、lxlm以下，例如為10xl0cm。
在第一步驟中，如圖la所示，例如通過蝕刻、切割、車削或研磨形 成具有側(cè)壁3a和3b的第一狹槽3。第一狹槽3能具有任何理想的寬度； 適于X射線的醫(yī)療用途(例如乳腺X線照片或普通的身體X射線成像) 的通常寬度為1至10000微米，優(yōu)選為10至500微米。
接著，如圖lb所示，用吸收理想能量的X射線的材料4填充第一狹 槽3。例如，在X射線的醫(yī)療應(yīng)用中，合適的材料為鎢(W)、鉛(Pb)、 金(Au)、銅(Cu)或任何其他高原子序數(shù)材料或高原子序數(shù)材料的混 合物，然而，應(yīng)理解的是，能使用吸收X射線的任何材料或合金。所采 用的該填充材料還能是與結(jié)合材料(例如膠或塑料)混合在一起的呈粉 末或顆粒形式的吸收材料的混合物。第一狹槽3的深度可以符合所需應(yīng) 用的要求。例如，如果準(zhǔn)直儀1用于醫(yī)療X射線應(yīng)用，則對病人能受到 的X射線輻射的劑量有一定要求，從而應(yīng)使第一狹槽3的深度能實現(xiàn)對 X射線的充分吸收。所需X射線吸收材料的厚度隨著X射線束的所需能 量而增加。
之后，如圖lc所示，切除X射線吸收材料4的一部分，從而形成新 的狹槽5。該切割優(yōu)選在X射線吸收材料4上留下傾斜表面，最終形成 具有角形狹槽的準(zhǔn)直儀。例如在使用方向敏感的檢測器時，或者對于以 錐形束的幾何方式發(fā)出X射線的X射線源(例如在大多數(shù)醫(yī)療、工業(yè)或 安檢X射線應(yīng)用中的那樣，其中X射線是從小的點狀源發(fā)出的)而言， 形成具有角形狹槽的準(zhǔn)直儀有一些優(yōu)點。
接著，如圖ld所示，用X射線透射材料6填充狹槽5，該材料例如 為碳(C)、環(huán)氧樹脂膠或塑料或任何其他低原子序數(shù)材料。能使用理想 能量的X射線可透射的任何合適材料，而且材料的原子序數(shù)越低，給定 能量的X射線就越容易穿過。
如圖le所示，接下來的步驟包括切除一部分在先前步驟中形成的填 料，在本示例中即為切除一部分X射線透射材料6，從而形成狹槽7。同 樣剩余材料6優(yōu)選留下傾斜表面。
參照圖lf，接著用X射線吸收材料8填充狹槽7，該材料優(yōu)選為與以上參照圖lc描述的步驟中使用的材料相同的材料。
至此對本發(fā)明方法的描述被簡化，并僅僅示出了大體思想。如在說 明書的介紹部分所闡述的那樣，在將準(zhǔn)直儀制造成為更厚時，因為在豎 直蝕刻時產(chǎn)生的橫向蝕刻，從而難以維持準(zhǔn)直儀的精度。這稱之為底切。 為了避免底切問題，并因此克服現(xiàn)有技術(shù)的困難，分若干小的去除步驟 來執(zhí)行圖lb所示步驟中的材料去除，從而簡化了圖lc所示的步驟。因
此，后退幾步現(xiàn)在將參照圖2a至2d更加詳細(xì)地描述關(guān)于圖lb和圖lc 描述的X射線吸收材料的去除。
圖2a至圖2d示意性示出了去除X射線吸收材料4從而形成狹槽的 步驟。在圖2a中示出了第一去除子步驟，基板2內(nèi)形成有狹槽，該狹槽 內(nèi)填充有X射線吸收材料4。如圖所示，深度上的去除是分為很小的步 驟進行的，從而在每一步驟中，僅僅有一小部分待去除的材料在深度上 被去除?？梢砸宰钸m合特定應(yīng)用的方式將孔設(shè)置在X射線吸收材料4內(nèi)。 接著，如圖2b所示，橫向移動切削工具以切除更多的X射線吸收材料4。 如圖2c和2d所示重復(fù)這些去除步驟，直到獲得理想的孔深度位置?？?以看到，不能使所采用的切削工具的橫向移動無限小，并且表面光滑度 取決于移動的大小。優(yōu)選使每一切削步驟的深度不會產(chǎn)生橫向切削。
圖3a至圖3d示意性地以與以上參照圖2a至2d所述方式對應(yīng)的方 式示出了去除X射線透射材料6從而最終形成孔的步驟。
圖4示出了圖3a至圖3d的子步驟的另一示例性圖示。圖4還包括 所釆用的切削工具的橫向運動以及豎直運動的示例值。橫向運動可例如 為若干微米，例如在1至1000微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選為5至50微米。豎 直運動可例如為若干微米，例如在1至1000微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選為10 至100微米。表面的光滑度可由Ra表示，其為在某一基準(zhǔn)長度內(nèi)表面偏 離平均長度的算術(shù)平均。Ra以^im (微米)計，且其值越低，則表面越光 滑。應(yīng)理解的是，圖2a至2d的子步驟是以類似的方式進行的。
在附圖中示出了單獨一個孔5，然而應(yīng)理解的是，柵格中孔的數(shù)量 相當(dāng)多，片材2中的孔可能例如多達幾百幾千個。X射線透射部分5的 寬度可以給定為1至10000微米之間的任何尺寸，優(yōu)選為10至1000微米。
而且，可形成具有若干狹槽的準(zhǔn)直儀，這些狹槽例如布置成矩陣形 式，其中每個狹槽具有理想的傾斜度。這些狹槽可具有不同的傾斜度， 即，準(zhǔn)直儀可具有傾斜度不同的狹槽，使得可針對任何理想的應(yīng)用而定 制準(zhǔn)直儀。例如，準(zhǔn)直儀l能適于在轉(zhuǎn)讓給本申請人的美國專利公報US
一20O5—0152491中所述的X射線設(shè)備中使用。
現(xiàn)在參照圖5，在流程圖100中總結(jié)制造準(zhǔn)直儀的本發(fā)明方法的步 驟。在步驟110中，為基板2設(shè)置第一狹槽3。接著，用合適的X射線 吸收材料4填充狹槽2 (步驟120)。之后，去除一部分X射線吸收材料 4 (歩驟130)，并形成新的狹槽5。此時，用X射線透射材料6填充新的 狹槽5 (步驟140)，這之后，去除一部分X射線透射材料6 (步驟150)， 從而形成另一狹槽7。最后，在步驟160中，用X射線吸收材料8填充 狹槽7，從而形成了用于使大致平行的輻射通過的孔。
這樣就提供了一種在基板中形成孔的多步驟處理方法，具體而言， 提供了一種用于制造包括這些孔的準(zhǔn)直儀的方法。本發(fā)明無需層疊，從 而消除了與對準(zhǔn)不同層相關(guān)的精度誤差。而且，本發(fā)明能以有效和低成 本的方式制造準(zhǔn)直儀，生成重量輕而且價格低的準(zhǔn)直儀。本發(fā)明提供了 一種制造準(zhǔn)直儀的新穎方法，使得能形成任何理想的厚寬比。
權(quán)利要求
1. 一種用于制造包括X射線透射基板(2)的準(zhǔn)直儀(1)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟在所述基板(2)內(nèi)形成具有理想深度的第一狹槽(3)，所述第一狹槽(3)具有第一側(cè)壁(3a)和第二側(cè)壁(3b)；用X射線吸收材料(4)填充所述第一狹槽(3)，所述吸收材料從所述第一狹槽(3)的所述第一側(cè)壁(3a)延伸到所述第二側(cè)壁(3b)；去除所述X射線吸收材料(4)的一部分，從而形成第二狹槽(5)，該第二狹槽從剩余的吸收材料延伸到所述第二側(cè)壁(3b)；用X射線透射材料(6)填充所述第二狹槽(5)；去除所述X射線透射材料(6)的一部分，從而形成第三狹槽(7)，該第三狹槽從剩余的透射材料(6)延伸到所述第二側(cè)壁(3b)；以及用X射線吸收材料(8)填充所述第三狹槽(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中，去除所述X射線吸收材料(4) 的一部分的所述步驟包括以下子步驟通過切削工具在深度上去除X射線吸收材料(4)的一部分， 橫向移動所述切削工具，以及通過所述切削工具在深度上去除X射線吸收材料(4)的另一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其中，重復(fù)執(zhí)行所述子步驟直到獲 得所述理想的狹槽深度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
2或3所述的方法，其中，在橫向移動所述切削工 具的所述子步驟中，所述切削工具的橫向運動在1至10000微米的范圍 內(nèi)，優(yōu)選為10至500微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
2至4中任一項所述的方法，其中，所述X射線吸 收材料的每一深度上去除部分的深度在1至10000微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選 為10至500微米。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，去除所述X射線透射 材料(6)的一部分的所述子步驟包括以下子步驟通過切削工具在深度上去除X射線透射材料(6)的一部分， 橫向移動所述切割工具，以及通過所述切削工具在深度上去除X射線透射材料(6)的另一部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中，重復(fù)執(zhí)行所述子步驟直到獲 得所述理想的狹槽深度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求
6至7中任一項所述的方法，其中，在橫向移動所 述切削工具的所述子步驟中，所述切削工具的橫向運動在1至500微米 的范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求
6至8中任一項所述的方法，其中，所述X射線s 透射材料的每一深度上去除部分的深度在1至1000微米的范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，形成的所述第二和 第三狹槽(5， 7)具有傾斜表面，從而形成角形狹槽。
11. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，所述X射線透射材 料包括碳、塑料、膠或任何其他低原子序數(shù)材料或低原子序數(shù)材料的混 合物。
12. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，所述X射線吸收材 料包括鎢、鉛、金、銅或任何其他高原子序數(shù)材料或高原子序數(shù)材料的 混合物。
13. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，所述X射線吸收材 料包括諸如金、鉛、鎢或銅的高原子序數(shù)吸收材料與諸如膠或塑料的結(jié) 合材料混合的混合物。
14. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，所述X射線透射部 分(5)的寬度在10至500微米的范圍內(nèi)。
15. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，所述理想深度在1 至1000微米的范圍內(nèi)。
16. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其中，重復(fù)所述步驟，從 而形成具有若干狹槽的準(zhǔn)直儀。
17. 根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其中，所述若干狹槽具有不同的 角度。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造包括X射線透射基板的準(zhǔn)直儀的方法。該創(chuàng)造性方法包括以下步驟在所述基板內(nèi)形成狹槽，該狹槽具有第一側(cè)壁和第二側(cè)壁；用X射線吸收材料填充所述狹槽，使得所述吸收材料從所述第一側(cè)壁延伸到所述第二側(cè)壁；去除所述X射線吸收材料的一部分，從而形成第二狹槽，該第二狹槽從剩余的吸收材料延伸到所述第二側(cè)壁；用X射線透射材料填充所述第二狹槽；去除所述X射線透射材料的一部分，從而形成第三狹槽，該第三狹槽從剩余的透射材料延伸到所述第二側(cè)壁；以及最后用X射線吸收材料填充所述第三狹槽。根據(jù)本發(fā)明能制造具有任何理想厚寬比的準(zhǔn)直儀。
文檔編號G21K1/02GKCN101416254SQ200780010723
公開日2009年4月22日 申請日期2007年2月5日
發(fā)明者尤哈·蘭塔寧 申請人:愛克斯康特有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan