КОЛЛИМАТОР

Полезная модель относится к области устройств для диагностики с использованием проникающего излучения и может быть использована при изготовлении приборов для преобразовании пучков частиц и излучений, например в медицинской радиологической технике для ограничения прохождения излучения, распространяющегося в различных направлениях, набором заданным путей при подавлении распространения излучения в других направлениях.
Известен коллиматор из набора перфорированных металлических пластин, разделенных полимерными прокладками. При сложении пластин образуются пространственно ограниченные пути прохождения рентгеновского излучения, позволяющие пропускать излучение по заданному набору направлений и подавлять излучение, распространяющееся в других направлениях. В важном частном случае (оси проходов сходятся в одну точку, в фокус), изменяя толщины прокладок можно менять фокусное расстояние коллиматора. При изготовлении слоев коллиматора используется технология фотолитографии (включающая уменьшение оптического изображения) с последующим травлением. В некоторых вариантах метода изготовления материал поглощающий излучение наносится непосредственно на слои (пат. US 4,288,697, кл. G 02 В 5/00, 1981 г.).
Однако, в силу ограничений используемой технологии при уменьшении диаметра пространственно ограниченных путей прохождения рентгеновского излучения необходимо использовать более тонкие пластины, так что число пластин (время и стоимость изготовления) возрастает, а в случае, когда их оси сходятся в одну точку, их форма не является гладким цилиндром, а представляет собой ступенчатое негладкое тело, поэтому прозрачность пространственно ограниченных путей прохождения рентгеновского излучения является переменной по сечению, что усложняет интерпретацию информации, собираемой с помощью такого коллиматора и ухудшает, в конечном итоге, пространственное разрешение коллиматора.
Известен коллиматор, в котором пространственно ограниченные пути прохождения рентгеновского излучения формируют послойной сшивкой молекул фотополимеризуемой композиции в области путей прохождения рентгеновского излучения, после чего
заполняют свободное пространство материалом, поглощающим рентгеновское излучение. (пат. RU 2119659 С1, 27.09.1998, стр.12)
Однако коллиматоры, изготовленные таким способам, не удовлетворяют одновременно двум основным требованиям: высокого пространственного разрешения и сходимости осей пространственно ограниченных путей прохождения рентгеновского излучения в одну точку. Обеспечение этих требований значительно удорожает стоимость коллиматора
Предлагаемая полезная модель решает задачу создания коллиматора высокого пространственного разрешения, в том числе и со сходимостью осей пространственно ограниченных путей прохождения рентгеновского излучения в одну точку с одновременным удешевлением технологии изготовления. Поставленная задача достигается тем, что в. коллиматоре, состоящем из выполненных послойной сшивкой молекул фотополимеризуемой композиции путей прохождения рентгеновского излучения, расположенных между материалом, поглощающим рентгеновское излучение, новым является то, что пути прохождения рентгеновского излучения соединены дополнительньми жесткими связками.
Такое выполнение обеспечивает жесткость и неизменность формы и взаимного расположения путей прохождения рентгеновского излучения, без чего невозможно добиться необходимой точности сходимости формируемых путей прохождения рентгеновского излучения к фокусу коллиматора.
Проще и дешевле брать материал, поглощающий рентгеновское излучение, в виде порошка, и заполнять им свободное пространство. Для закрепления порошка можно дополнительно добавить связующее вещество.
Для уменьшения веса коллиматора в порошок можно добавлять материал-наполнитель, в качестве которого берут вещества с малым удельным весом, например, полимеры, кварц, стекло и т.п., и перемешивать его с материалом, поглощающим рентгеновское излучение или располагать его слоями между слоями материала, поглощающего рентгеновское излучение.
Материал, поглощающий рентгеновское излучение, можно брать в виде химического элемента (вольфрам, свинец, висмут, уран), его оксида, его соли и/или их смеси.
На чертеже (фиг.1) приведен общий вид коллиматора, где 1- пути прохождения рентгеновского излучения, расположенные в материале, поглощающем рентгеновское излучение, -2, и соединенные жесткими связками -3 между собой.
Коллиматор работает следующим образом. Рентгеновские лучи, испускаемые излучающей областью, проходят по путям прохождения 1, позволяющим пропускать излучение по заданному набору направлений, а поглощающий материал 2- подавлять излучение, распространяющееся в других направлениях. Выходящие лучи попадают на соответствующие приемники. Жесткие связки -3 обеспечивают необходимую точность положения путей прохождения в пространстве, что соответственно повышает прецизионность измерения. Таким образом, перемещая область фокуса коллиматора над излучающей областью, можно установить, например, границы этой области.
Изобретение иллюстрируется, но не исчерпывается следующими примерами. Пример 1.
Пути прохождения рентгеновского излучения формируют используя метод стереолитографии. При этом из фотополимера ( например, ИПЛИТ-1, НИЦТЛ-1) сфокусированным лучом лазера, сшивая фотохимически его молекулы, изготавливают сначала основание, а затем выращивают столбики направленные к фокусу, соединенные дополнительными жесткими связками. После изготовления полимерной матрицы будущего коллиматора проводят заполнение свободного объема материалом, поглощающим рентгеновское излучение, например свинцом. Для этого изготовленный слепок помещают в раствор электролита (например, в щелочной раствор ацетата свинца). Анод выполнен из пластины свинца. Катод подведен к основанию матрицы. Далее проводят электрохимическое осаждение свинца между столбиками. По окончании осаждения коллиматор промывают и высушивают.
Пример 2. То же что в примере 1, только для увеличения коэффициента прохождения рентгеновского излучения полимер, сшитый в месте путей прохождения рентгеновского излучения, после заполнения свободного пространства свинцом удаляют, растворяя его, например, в 20 % растворе едкого натра.
Пример 3. То же что в примере 1, только в качестве материала, поглощающего рентгеновское излучение, берут порошок металла, например вольфрама, и заполняют им жесткую форму, в которой и были сформированы пути прохождения рентгеновского излучения.
Пример 4. То же что в примере 3, только для обеспечения жесткости объема коллиматора порошок вольфрама смачивают клеем («Момент») и дают затвердеть в течение 24 часов. Пример 5. То же что в примере 4, только порошок вольфрама для уменьшения веса и удешевления коллиматора предварительно перемешивают с материалом наполнителем, в качестве которого берут порошок кварца.
Пример 6. То же что в примере 4, только в качестве материала, поглощающего рентгеновское излучение, берут порошок оксида металла, например окись висмута, в качестве материала-наполнителя берут стекло и располагают его слоями, чередуя со слоями оксида висмута.
Пример 7. То же что в примере 6, только в качестве материала, поглощающего рентгеновское излучение берут порошок соли, например вольфрамата натрия, в качестве материала-наполнителя берут полимер (например, полиметилметакрилат).
Как видно из приведенных примеров заявляемый коллиматор позволяет просто и дешево изготавливать коллиматоры, не уступающие по своим характеристикам известным из современного уровня техники, т.е. значительно упрощается технология изготовления, повышается разрешающая способность, улучшаются эксплуатационные качества (за счет уменьшения веса коллиматора), снижается стоимость.