[发明专利]用通过选择性激光烧结建造的结构元件选择性透射电磁辐射的滤线栅

说明书

本发明涉及对穿过设备的电磁辐射成分进行选择性影响的设备领域， 更具体地涉及将要定位于电磁辐射源与辐射敏感探测设备之间的滤线栅状 设备。

选择性透射电磁辐射的滤线栅特别是对于诸如CT(计算机断层摄影) 扫描器和SPECT(单光子发射计算机断层摄影)设备或PET(正电子发射 断层摄影)扫描器的医学成像设备是众所周知的。其他设备(例如，X射 线无损测试设备)同样可以使用所述滤线栅。这种滤线栅定位于辐射源(在 CT扫描器中它是X射线源，在SPECT/PET中将放射性同位素注入患者体 内形成辐射源)和辐射敏感探测设备之间，并用于选择性减少某种不必撞 击辐射探测设备的辐射含量，所述减少通常借助于吸收来实现。在CT扫 描器中，所述滤线栅用于减少在被照射对象内部生成的散射辐射量，因为 测量到散射辐射将使医学图像质量恶化，这是本领域众所周知的。由于当 今CT扫描器常常应用锥束的几何结构，因此照射大体积的对象，散射辐 射的量常常超过承载非散射原发辐射的医学信息的量(例如，散射辐射可 能轻松占到总辐射强度的90％或者更大)。因此，对能有效减少散射辐射的 滤线栅的需求很大。满足这一需求的滤线栅是在二维空间中具有辐射吸收 结构(所谓的二维抗散射滤线栅(2DASG))的滤线栅。同样地，2DASG 需要具有透射通道，所述通道聚焦到发射出能透过滤线栅的原发辐射的辐 射源焦点上，制造这种滤线栅代价非常高且费时。

美国专利No.5,814,235描述了一种通过对准地层叠形状稍微不同的金 属箔来形成具有聚焦透射通道的2D ASG。为了制造这种滤线栅，需要(例 如)借助于光刻技术制作多种结构的金属薄板，然后需要将这些薄板以正 确的顺序组装，最后需要将它们彼此进行固定。这显然是费时且代价高的 制造工艺。

DE 197,30,741C1公开了一种通过选择性激光烧结制造的蜂窝状结构， 其用作轻型承载结构。

US 2003/072415A公开了通过对吸收壁进行选择性激光烧结来制造完 全二维的防散射滤线栅。

因此具有高效选择性辐射透射的滤线栅以及以有效方式制造这种滤线 栅的方法是有利的。

为了更好地解决这些关心问题中的一个或多个，在本发明的第一方面， 提出了一种选择性透射电磁辐射的滤线栅，其包括至少一个借助于对粉末 材料、尤其是基本为辐射不能穿透材料的粉末进行选择性激光烧结而建立 的结构元件。所述结构元件同样包括整个滤线栅。

滤线栅，尤其是具有聚焦通道的二维滤线栅，要求空间相当复杂的结 构。所述通道例如可具有矩形或六边形的内部形状，这要求通道壁具有不 同的角度。这种结构不能例如通过金属薄板简单地接合来制造。因此通过 选择性激光烧结技术由基本为辐射不能穿透的粉末材料制造滤线栅的至少 一个结构元件是有利的。由于滤线栅用于多种辐射能量，因此粉末材料是 否能被认为是基本为辐射不能穿透的取决于所述应用和结构尺寸(例如， 辐射吸收通道壁的厚度)。在乳腺摄影应用中，使用大约20keV的X射线 能量。对于这些能量而言，铜(Cu)可被认为是基本为辐射不能穿透的， 这意味着满足一定几何结构参数要求(类似壁厚(例如20μm)、通道高(例 如2mm)等等)的滤线栅壁导致对将要选择性吸收的辐射种类进行吸收， 从而显著提高辐射探测的质量参数。质量参数可以是散射辐射对原发辐射 的比率(SPR)、信噪比(SNR)等。

对于在例如120keV范围内的CT应用而言，可考虑将钼(Mo)或其 他难熔材料(例如钨)看作是基本为辐射不能穿透的，但是诸如铜或钛的 其他材料如果制成恰当厚度的结构同样是基本辐射不能穿透的。因此，如 果得到的滤线栅具有令人满意的选择性辐射透射属性，则材料粉末可看作 是辐射不能穿透的。显然，纯塑料材料对于所有范围的与医学相关的X射 线能量被认为是辐射能够穿透的——辐射探测的品质参数的提高将难以察 觉。然而，填充金属粉末的塑料可看作是辐射不能穿透的(假设粉末含量 足够高)。当烧结结构直接由辐射不能穿透材料制造时，所要求的辐射吸收 属性是该烧结结构所固有的。无需任何附加的涂覆步骤，与如从美国专利 No.6,980,629B1中知道的激光烧结塑料结构相反。