DE1764273B1 - POSSIBLE COLLIMATOR BLOCK FOR THE DIRECTIONAL BLOCKING OF DIFFUSED ROENTGEN OR GAMMA RADIATION AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING - Google Patents
POSSIBLE COLLIMATOR BLOCK FOR THE DIRECTIONAL BLOCKING OF DIFFUSED ROENTGEN OR GAMMA RADIATION AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURINGInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Vielloch-Kollimatorblock für die Richtungsausblendung diffuser Röntgen- oder Gamma-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 collimator block for the directional masking of diffuse X-ray or gamma radiation, consisting of a multiplicity 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.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kollimatorblockes.The invention also relates to a method for producing such a collimator block.
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-Strahlung.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 radiation.
Es ist allgemein üblich, die Röntgenstrahlung, die divergierend von einer Quelle ausgesandt wird oder die diffuse Strahlung eines Gammastrahlers, z. B. Co60, 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 gebündelt.It is common practice to use the X-rays emitted diverging from a source or the diffuse radiation from a gamma emitter, e.g. B. Co 60 to bundle before use with the help of a collimator. This collimator, which usually has a honeycomb-like appearance, and is therefore often referred to as a "honeycomb block", is made by joining a large number of thin plates that are provided with a large number of openings. Since these openings are arranged one behind the other, the incoming radiation can pass through them and is thereby bundled up to a certain distance after leaving the openings.
Bei einem bekannten Kollimatorblock, wie er in der Röntgenfotografie verwandt wird, bestehen die dünnen Plättchen des Blockes aus einem 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 Wolframlegierungen.In a known collimator block, as it is used in X-ray photography, exist thin plates of the block 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 Kollimatorblockes aus den vorher erwähnten dünnen Plättchen erfordert als wesentliche Arbeitsgänge das Bohren einer großen Anzahl von Öffnungen und das Zusammenfügen dieser perforierten Plättchen.The manufacture of a collimator block from the aforementioned thin plates requires as essential operations are drilling a large number of holes 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, ζ. Β. Blei oder Gold, besteht die Schwierigkeit beim Bohren eng aneinanderliegender Öffnungen darin, daß die Stege zwischen den Öffnungen oft zu Deformationen neigen.When using a soft material, ζ. Β. Lead or gold, the difficulty is with drilling closely spaced openings in that the webs between the openings often cause deformation 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 Stegstärke wird jedoch generell angestrebt, da sich damit die Durchlässigkeit für die Röntgenstrahlung erhöht.As a result, a high level of precision cannot be achieved 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 web thickness is generally aimed at, since thus increasing the permeability for the X-ray radiation.
Es ist auch bekannt, einen Kollimatorblock aus einer Vielzahl von an den Stirnflächen offenen, länglichen, rohrförmigen Hohlkörpern, die mit ihren Mantelflächen aneinanderliegend nebeneinander angeordnet sind, zu bilden. Für die Herstellung dieser Hohlkörper durch ein Ziehverfahren eignet sich beispielsweise Gold oder Platin, jedoch steht der Verwendung dieser Werkstoffe der hohe Preis entgegen.It is also known to assemble a collimator block from a plurality of elongated, open at the end faces tubular hollow bodies, which are arranged next to one another with their lateral surfaces lying against one another are to form. A drawing process is suitable, for example, for the production of these hollow bodies Gold or platinum, but the use of these materials stands in the way of the high price.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kollimator 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.The invention is therefore based on the object to provide a collimator 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 Vielloch-Kollimatorblock der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlkörper aus eng gewikkeltem Wolfram-Draht oder -Band besteht.This object is achieved according to the invention in a multi-hole collimator block of the type mentioned at the beginning solved in that the hollow body consists of tightly wound tungsten wire or tape.
ίο 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 Verarbeitungsschwierigkeiten 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 eine geringe Stegstärke zwischen den Öffnungen entsteht. Es liegt auf der Hand, daß durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Kollimatorblock sowohl der Vorteil eines hohen Strahlendurchsatzes als auch gegenüber den bekannten Herstellungsverfahren entscheidende, preisreduzierende Vorteile gegeben sind, denn die Erfindung erlaubt eine Herstellung mit hohem Wirkungsgrad und ermöglicht eine Massenfertigung. ίο 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 any 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 has a small web thickness between the openings arises. It is obvious that the inventive collimator block both the advantage of a high beam throughput as well as compared to the known manufacturing processes decisive, price-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.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.
Das wiederum hat den Vorteil, daß ζ. Β. 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.This in turn has the advantage that ζ. Β. 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.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.
einen rechteckigen, besitzt, so daß zwischen den einzelnen Windungen des Hohlkörpers eine größere Berührungsfläche entsteht.a rectangular one, so that a larger contact surface between the individual turns of the hollow body arises.
Die Haftung der eng aneinanderliegenden Hohlkörper eines Kollimatorblockes wird durch ein Bindemittel ζ. 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 ζ. 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 Parallel-Ausblendung diffuser Röntgen- oder Gamma-Strahlung. 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 block is usually used for parallel masking 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 order of the rays is desired, this is Invention also applicable. For this purpose, the hollow bodies are arranged according to the desired order aligned and in turn connected with the help of a binding agent and to form a collimator block summarized.
Somit erlaubt ein Kollimatorblock nach der Erfindung nicht nur jede Querschnittsform der Durchlaßöffnungen für die Strahlung, sondern darüber hinaus auch eine verformungsfreie Festlegung der ÖffnungenThus, a collimator block according to the invention not only allows any cross-sectional shape of the passage openings for the radiation, but also a deformation-free definition of the openings
in dem Koilimatorblock, sowie eine einheitliche, präzise Ausrichtung der Hohlkörperachsen in jede gewünschte Richtung.in the Koilimatorblock, as well as a uniform, precise Alignment of the hollow body axes in any desired direction.
Bezüglich der eingangs erwähnten Herstellungsprobleme eines Kollimatorblockes bekannter Ausfüh- rung vermeidet der Kollimatorblock nach der Erfindung nunmehr die Notwendigkeit des Bohrens von öffnungen in dünnen Plättchen. Da die öffnungen lediglich durch Wickeln eines Wolfram-Drahtes oder Wolfram-Bandes über einen Dorn zu einem Hohlkörper hergestellt werden, ergibt sich der Vorteil, daß die Herstellung wesentlich erleichtert und verbilligt wird.With regard to the aforementioned manufacturing problems of a collimator block of known designs tion, the collimator block according to the invention now avoids the need for drilling openings in thin plates. Since the openings are only made by winding a tungsten wire or Tungsten tape are made into a hollow body via 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 Kollimatorblockes auf eine Stärke von 40 bis 60 μΐη 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 thickness 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 Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellt darThe invention is explained in more detail below in exemplary embodiments with reference to the drawings. It represents
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Kollimatorblockes nach der Erfindung,F i g. 1 is a perspective view of the collimator block according to the invention,
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht dreier Hohlkörper des Kollimatorblockes gemäß Fig.l,FIG. 2 shows an enlarged perspective view of three hollow bodies of the collimator block according to FIG 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.
Fig.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. Fig.2 shows three hollow bodies 1. Each hollow body has a circular cross-section and is made of a tungsten wire with a circular shape Wrapped cross-section. The subsequent windings of a hollow body are close to one another.
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 F i g. 1 zeigt, zu einem rechteckigen Block mit 95 mm Kantenlänge und einer Tiefe von 20 mm 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 like F i g. 1 shows a rectangular block with an edge length of 95 mm and a depth of 20 mm stacked. The center-to-center distance of the openings in the hollow bodies is approximately 3.5 mm.
In diesem Herstellungsstadium wird nunmehr ein Bindemittel 3 (s. F i g. 2) in die Zwischenfugen der Hohlkörper 1 eingebracht. Das Bindemittel ist in diesem Fall eine Kupferpaste, die aus Kupferpulver und einer Butylazetatlösung besteht.In this production stage, a binder 3 (see FIG. 2) is now in the intermediate joints of the Hollow body 1 introduced. The binder in this case is a copper paste made from copper powder and a butyl acetate solution.
Der soweit hergestellte Block wird sodann in einer Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur von bis 12000C erhitzt. Dadurch schmilzt die Kupferkomponente des Bindemittels und dringt in die Zwischenräume der aneinanderliegenden Hohlkörper ein. Nach der Abkühlung sind die Hohlkörper 1 fest zu einem geschlossenen Kollimatorblock2 (s. Fig. 1) verbunden.The block produced so far is then heated to a temperature of up to 1200 ° C. in a hydrogen atmosphere. As a result, the copper component of the binding agent melts and penetrates into the spaces between the adjacent hollow bodies. After cooling, the hollow bodies 1 are firmly connected to form a closed collimator block 2 (see FIG. 1).
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, bei der Hohlkörper 4 mit quadratischem Querschnitt aus einem Band mit rechteckigem Querschnitt gewickelt werden, die dann anschließend mittels eines Bindemittels 5 zu einem Kollimatorblock zusammengefügt werden.Fig. 3 shows a modified embodiment of the invention, in which the hollow body 4 with a square Cross-section can be wound from a tape with a rectangular cross-section, which is then subsequently be joined together by means of a binding agent 5 to form a collimator block.
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