專利名稱：用于制造以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化的閃爍器的鋸裝置和方法以及具有閃爍器元件的閃爍器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化的閃爍器的一種鋸裝置和一種方法以及一種以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化的閃爍器。
背景技術(shù)：
在計算機(jī)斷層造影設(shè)備中采用的輻射探測器用于將X射線輻射轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號構(gòu)成用于圖像重建的出發(fā)點。目前使用所謂的間接轉(zhuǎn)換的輻射探測器。在此，X射線輻射的轉(zhuǎn)換分兩級進(jìn)行。在第一級中借助閃爍器吸收X射線輻射并且轉(zhuǎn)換為光學(xué)可見的光脈沖。然后在第二級中通過與閃爍器光學(xué)稱合的光電二極管陣列將光脈沖轉(zhuǎn)換為電信號。為了獲得一定的位置分辨率，閃爍器像素式地以單個的閃爍器元件來結(jié)構(gòu)化。通常采用例如具有如下的化合物中的一種的閃爍器陶瓷作為閃爍器材料:Gd2O2S: Pr/Ce、(Y, GcD2O3: Eu, (LuxTby) 3A15012: Ce、Cs1: T1、Cs1:Na 和 CdW04。眾所周知地，通過利用鋸裝置切割閃爍器材料來進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，該鋸裝置具有可旋轉(zhuǎn)的鋸片。在鋸過程期間通常通過將水輸送到鋸位置處的縫隙來冷卻鋸片和閃爍器材料。此外，通過水也可以運(yùn)走(abtransportiert)形成的鋸屑(Sageabfalle λ但僅利用迄今為止公知的鋸裝置難以實現(xiàn)對于閃爍器元件的分離所需的切割深度。在較大的鋸深度的情況下會形成高的加工力，該加工力會導(dǎo)致邊緣中斷。該效果由于不能充分運(yùn)走在鋸時形成的鋸屑量而被放大。這會導(dǎo)致在鋸片旋轉(zhuǎn)中的不平衡并且由此會導(dǎo)致在鋸精度的容差內(nèi)的波動。此外，由于在鋸片和閃爍器材料之間存在的摩擦力還存在鋸片過熱的危險。這還導(dǎo)致鋸片的壽命明顯減少。眾所周知地，為了避免該缺陷以兩級鋸方法，即所謂的步切法(Step-Cut-Verfahren)制造所需的切割深度。在第一級中首先僅將縫隙鋸至所需的切割深度的一半。在隨后的第二步驟中才將縫隙鋸到最終的目標(biāo)深度。由于對未來的輻射探測器關(guān)于可實現(xiàn)的位置分辨率持續(xù)提高的要求，建立較小的像素或較小的閃爍器元件是必要的。但是在像素縮小的情況下還必須以相同的程度強(qiáng)制地縮小分隔板寬度以及由此在閃爍器材料中引入的縫隙的寬度，由此每個像素還具有足夠大的有效像素面積以用于轉(zhuǎn)換入射的輻射量子。這一點越來越重要，因為在縮小有效像素面積的情況下通過電子器件保持不變的高的噪聲分量總體上會導(dǎo)致信噪比的降低。基于該邊緣條件，在閃爍器材料中必須引入數(shù)量級在50μπι至ΙΟΟμπι之間的縫隙。通過在該數(shù)量級的縫隙寬度的情況下使用相應(yīng)的薄的鋸片，為了避免過熱并且為了確保運(yùn)走鋸屑必須相應(yīng)地降低加工速度或進(jìn)給速度。因此，鋸出縫隙是極其耗費時間的并且由此也是高成本的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種鋸裝置，利用該鋸裝置能夠在高的縫隙精度的同時以高的加工速度制造以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化的閃爍器。此外，還提供一種用于這種閃爍器的相應(yīng)的制造方法，以及一種具有通過該制造方法實現(xiàn)的特性的閃爍器。上述技術(shù)問題通過按照權(quán)利要求1的特征的鋸裝置以及通過按照并列的權(quán)利要求6所述的用于制造以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化的閃爍器的方法來解決。此外，上述技術(shù)問題通過按照并列的權(quán)利要求12所述的閃爍器來解決。優(yōu)選的擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。發(fā)明人已經(jīng)獲知，遠(yuǎn)離醫(yī)學(xué)技術(shù)的三維工具和形狀制造的技術(shù)領(lǐng)域的已經(jīng)公知的銑床的方案可以以驚人的良好的效果應(yīng)用于具有可旋轉(zhuǎn)布置的鋸片的鋸裝置以用于制造閃爍器，在該技術(shù)領(lǐng)域中為了實現(xiàn)高的切削功率將在縱向方向上的旋轉(zhuǎn)的金剛石銑頭置于超聲波范圍內(nèi)的振蕩。在此按照本發(fā)明，用于制造輻射探測器的以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化的閃爍器的鋸裝置包括可旋轉(zhuǎn)支承的鋸片和振蕩裝置，該振蕩裝置用于向鋸片運(yùn)動學(xué)地施加在超聲波頻率范圍內(nèi)的振蕩。由此，在實施鋸過程期間能夠運(yùn)動學(xué)地疊加旋轉(zhuǎn)和附加的在超聲波頻率范圍內(nèi)的振蕩。通過鋸片的附加的振蕩運(yùn)動來周期地向切割位置來回運(yùn)送為冷卻而引入鋸縫隙的液體，其通常是水。由此提高了在切割位置區(qū)域中的液體的通過量。由此產(chǎn)生從鋸片和閃爍器材料中每單位時間更高的熱排出。這又與改善耐用性或延長鋸片的壽命相連。此外，液體的改善的循環(huán)和提高的通過量導(dǎo)致每單位時間運(yùn)走的鋸屑量增加。通過改善的刨片排出減小了在鋸片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行中的不平衡和不規(guī)律性。由此作為結(jié)果，可以更好地保持要求的鋸容差。此外，在切割過程期間降低了加工力，因此進(jìn)一步避免了在閃爍器材料中由于微裂紋形成的深度損壞和在有效的像素面積和切割壁之間的過渡區(qū)域中的邊緣破裂。通過改善熱排出和刨片排出以及減小在鋸期間存在的加工力，可以在產(chǎn)生的閃爍器元件的結(jié)構(gòu)的質(zhì)量保持不變的情況下以與已知的鋸裝置相比更高的進(jìn)給速度實施切割。此外還可以棄用耗費時間的兩級步切法。通過該改善可以以唯一的鋸步驟實現(xiàn)所要求的最終深度的切割。由此在極大程度上降低了用于結(jié)構(gòu)化閃爍器的處理時間。由此，利用按照本發(fā)明的鋸裝置來完成具有薄的分隔板的像素化的閃爍器陣列的特別經(jīng)濟(jì)的過程是可能的。在本發(fā)明的優(yōu)選的構(gòu)造中，配置用于在鋸片的軸向方向上施加振蕩的振蕩裝置。軸向方向在此被理解為鋸片可旋轉(zhuǎn)地安裝在其上的那個軸的方向。由于鋸片的振蕩運(yùn)動垂直于切割走向，將為冷卻而采用的液體以極有效的方式交替地在鋸片離開切割壁運(yùn)動時吸入相應(yīng)的縫隙并且然后在向切割壁運(yùn)動時又從縫隙中壓出。替代該振蕩或與該振蕩組合地，配置用于在鋸片的徑向方向上施加振蕩的振蕩裝置。理想地，徑向方向是執(zhí)行切割的進(jìn)給方向。特別地，由這種振蕩產(chǎn)生高的材料破壞，從而能夠在小的加工力的同時提高進(jìn)給速度。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的構(gòu)造中，配置用于施加具有在I μ m至10 μ m之間的范圍內(nèi)的振幅的振蕩的振蕩裝置。在該振幅范圍內(nèi)對于待實施的用于使閃爍器結(jié)構(gòu)化的切割得到最優(yōu)的液體交換和鋸屑的最佳運(yùn)走。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的構(gòu)造中，配置用于借助電感應(yīng)激勵振蕩的振蕩裝置。這實現(xiàn)了在超聲波頻率范圍內(nèi)對鋸片的振蕩的無接觸且特別精確的激勵。
為了實現(xiàn)用于具有提高的位置分辨率的輻射探測器的窄的分隔板，鋸片優(yōu)選具有在50μηι至200 μ m范圍內(nèi)的寬度。本發(fā)明的第二方面涉及一種用于制造輻射探測器的以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化的閃爍器的方法，在該方法中利用旋轉(zhuǎn)的鋸片切割閃爍器材料來構(gòu)造閃爍器元件，其中在切割期間附加地向鋸片運(yùn)動學(xué)地施加在超聲波頻率范圍內(nèi)的振蕩。為此在具有已經(jīng)提到的優(yōu)點的第一優(yōu)選的方案中，在鋸片的軸向和/或在徑向方向上施加振蕩。此外優(yōu)選地，產(chǎn)生具有在I μ 至10 μ m之間的范圍內(nèi)的振幅的振蕩，其中通過電感應(yīng)將振蕩傳輸?shù)戒徠?。?yōu)選地，使用具有在50μηι至200μηι范圍內(nèi)的寬度的鋸片。在此優(yōu)選地,使用稀土-氧硫化物(SeItenerden-Oxisulfid)的閃爍器陶瓷作為閃爍器材料。本發(fā)明的第三方面涉及一種用于輻射探測器的閃爍器，其以閃爍器元件結(jié)構(gòu)化，其中通過前面描述的制造方法來構(gòu)造閃爍器元件。


下面結(jié)合實施例并且結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。附圖中:
圖1部分透視地部分框圖式地示出了具有按照本發(fā)明的閃爍器的計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)，圖2在切割方向上示出了按照本發(fā)明的鋸裝置，和圖3示出了用于制造閃爍器的方法。在附圖中以相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相同的元件。在重復(fù)的元件的情況下為清楚起見僅一個元件具有附圖標(biāo)記。在附圖中的圖示是示意性的并且不是強(qiáng)制成比例的，其中在附圖之間的比例可以改變。
具體實施例方式在圖1中部分透視地部分框圖式地示出了計算機(jī)斷層造影設(shè)備7。計算機(jī)斷層造影設(shè)備7包括未示出的用于放置待檢查的患者8的患者臺。此外還包括未示出的機(jī)架,該機(jī)架具有可圍繞系統(tǒng)軸9旋轉(zhuǎn)地支承的拍攝系統(tǒng)10、3。拍攝系統(tǒng)10、3具有X射線管10和與其相對布置的輻射探測器3，從而在運(yùn)行中從X射線管10的焦點11出發(fā)的X射線穿過患者8并且到達(dá)輻射探測器3。將用于位置分辨地采集X射線輻射的輻射探測器3分成像素12，其中像素組分別在φ方向上排成行按照加粗標(biāo)出的線構(gòu)成輻射探測器模塊13。為了將X射線輻射轉(zhuǎn)換為光學(xué)可見的光，輻射探測器3具有閃爍器2，其相應(yīng)于像素結(jié)構(gòu)而被分成單個的閃爍器元件I。在此，閃爍器元件I通過縫隙(Schlitze)彼此空間地分開，其中借助在圖2中詳細(xì)描述的鋸裝置4制造該縫隙。通常采用例如具有如下的化合物中的一種的閃爍器陶瓷作為閃爍器材料，該化合物可以特別良好地通過鋸來加工:Gd2O2S:Pr/Ce、(Y, GcO2O3:Eu、(LuxTby) 3A15012: Ce、Cs1: T1、Cs1:Na 和 CdW04。為了光學(xué)地分離閃爍器元件1，以反射和/或吸收X射線的材料填充也稱為分隔板14的縫隙。由此，尤其應(yīng)當(dāng)避免在相鄰像素12之間的光學(xué)串?dāng)_和由此引起的對位置分辨率的影響。分隔板14具有在50至200 μ m范圍內(nèi)的寬度，在該實施例中為大約50 μ m的寬度。有效的像素面積典型地小于1.5_X 1.5mm,在該實施例中為大約ΙμπιΧΙμπι大。由此,福射探測器3與在計算機(jī)斷層造影設(shè)備7中迄今為止所采用的輻射探測器相比在高的量子效率的同時具有明顯更聞的位置分辨率。閃爍器2與以相應(yīng)的方式結(jié)構(gòu)化的光電二極管陣列15光學(xué)稱合。光電二極管陣列15用于將光脈沖轉(zhuǎn)換為電信號。將由此推導(dǎo)出的衰減值作為原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銌卧?6以用于進(jìn)一步處理。由原始數(shù)據(jù)重建的圖像可以在顯示單元17上顯示。從按照切割方向延伸的角度來看，圖2示出了按照本發(fā)明的鋸裝置4。鋸裝置4具有鋸片5，該鋸片在軸18上可旋轉(zhuǎn)地支承?？梢越柚?qū)動裝置19使鋸片5處于旋轉(zhuǎn)。在該實施例中驅(qū)動裝置19被構(gòu)造為直線驅(qū)動并且直接與軸18機(jī)械耦合。這尤其提供了如下優(yōu)點，即在軸18和驅(qū)動裝置19之間不必布置傳動裝置。由此，需要少的機(jī)械部件并且產(chǎn)生較小的機(jī)械磨損。此外，鋸裝置4還包括振蕩裝置6，利用該振蕩裝置可以在旋轉(zhuǎn)期間向鋸片5附加地施加在超聲波高頻范圍內(nèi)的振蕩。為閃爍器2的結(jié)構(gòu)化所使用的頻率范圍典型地在振蕩振幅在Iym和10 μ m之間的情況下位于16.5kHz和30.5kHz之間的范圍內(nèi)。振蕩裝置6被分成兩個振蕩單元20、21。在此，第一振蕩單元20用于產(chǎn)生在軸向方向上的振蕩，即在安裝了鋸片5的軸18的縱向上。第二振蕩單元21用于產(chǎn)生與之垂直的振蕩，即在鋸片5的徑向方向上。理想地，這樣選擇該方向，使得實現(xiàn)在切割方向上的振蕩。借助電感應(yīng)分別無接觸地激勵振蕩。在軸18上為此例如布置永久磁鐵22、23，其與分別相對布置的線圈24、25相互作用。根據(jù)所選擇的運(yùn)行方式僅能產(chǎn)生兩個振蕩中的一個或者能組合或交替地產(chǎn)生兩個振蕩。此外，鋸裝置4還具有冷卻裝置26，利用該冷卻裝置可以在切割過程期間將液體(在該情況下是水)輸送到切割位置。除了冷卻還通過液體運(yùn)走鋸屑。振蕩裝置6、驅(qū)動裝置19和冷卻裝置26與控制單元27電連接，該控制裝置通過發(fā)送信號來控制鋸過程的運(yùn)行。圖3示例性示出了按照本發(fā)明的方法的流程。在第一步驟中進(jìn)行鋸過程的初始化28。在此，由使用者預(yù)先給定加工參數(shù)，例如切割深度、切割寬度、進(jìn)給速度和閃爍器材料?；谶@些加工參數(shù)中的至少幾個以自動的或以使用者輸入的方式選擇各個超聲波振蕩的頻率和振幅以及鋸片的旋轉(zhuǎn)速度。在初始化28之后進(jìn)行鋸加工的實施29。在此，以自動的方式依據(jù)傳感器數(shù)據(jù)來監(jiān)視并控制該鋸加工的實施。在此，循環(huán)地執(zhí)行下列方法步驟:在第一步驟30中從為監(jiān)視鋸加工而在鋸裝置4中布置的傳感器中讀出傳感器數(shù)據(jù)。這例如可以是用于采集鋸片5的溫度的溫度傳感器但也可以是用于采集在進(jìn)給方向上的加工力(Prozesskraft)的力傳感器。在第二步驟31中分析傳感器數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生控制信號。該控制信號例如可以是用于調(diào)整進(jìn)給速度、鋸片的旋轉(zhuǎn)速度、超聲波振蕩的頻率和振幅或液體的輸送量的信號。在第三步驟32中將控制信號傳輸?shù)酱刂频牟考?，諸如驅(qū)動單元19、振蕩裝置6和冷卻裝置26。概括地說:本發(fā)明涉及一種用于制造輻射探測器3的以閃爍器元件I結(jié)構(gòu)化的閃爍器2的鋸裝置4。其還包括可旋轉(zhuǎn)支承的鋸片5和振蕩裝置6，該振蕩裝置用于向鋸片運(yùn)動學(xué)地施加在超聲波頻率范圍內(nèi)的振蕩。通過鋸片5的附加的振蕩可以實現(xiàn)更好地冷卻鋸片5以及更好地運(yùn)走鋸屑。這提供了如下優(yōu)點，即較高的可實現(xiàn)的進(jìn)給速度和鋸片5的較長的耐用性。此外，在減小邊緣破裂的同時和由此在少的廢品的情況下可以在唯一的切割過程中在閃爍器材料中實施深切割。本發(fā)明還涉及一種用于制造以閃爍器元件I結(jié)構(gòu)化的閃爍器2的方法以及一種相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化的閃爍器2。
權(quán)利要求
1.一種用于制造輻射探測器(3)的以閃爍器元件(1)結(jié)構(gòu)化的閃爍器(2)的鋸裝置(4)，具有可旋轉(zhuǎn)支承的鋸片(5)和振蕩裝置(6)，該振蕩裝置用于向所述鋸片(5)運(yùn)動學(xué)地施加在超聲波頻率范圍內(nèi)的振蕩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋸裝置(4)，其中，配置用于在所述鋸片(5)的軸向和/或在徑向方向上施加振蕩的振蕩裝置(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋸裝置(4)，其中，配置用于施加具有在Iμ m至10 μ m之間的范圍內(nèi)的振幅的振蕩的振蕩裝置(6 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的鋸裝置(4)，其中，配置用于通過電感應(yīng)激勵振蕩的振蕩裝置(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的鋸裝置(4)，其中，所述鋸片(6)具有在50μ m至200 μ m范圍內(nèi)的寬度。
6.一種用于制造輻射探測器(3)的以閃爍器元件(I)結(jié)構(gòu)化的閃爍器(2)的方法，在該方法中利用旋轉(zhuǎn)的鋸片(5)切割閃爍器材料來構(gòu)造閃爍器元件(1)，其中在切割期間附加地向所述銀片(5)運(yùn)動學(xué)地施加在超聲波頻率沮圍內(nèi)的振湯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述鋸片(5)的軸向和/或在徑向方向上施加振蕩。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，產(chǎn)生具有在14111至1(^111之間的范圍內(nèi)的振幅的振蕩。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法，其中，通過電感應(yīng)將所述振蕩傳輸?shù)剿鲣徠?5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法，其中，使用具有在50μ m至200 μ m范圍內(nèi)的寬度的鋸片(5)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中，使用稀土-氧硫化物的閃爍器陶瓷作為閃爍器材料。
12.一種用于輻射探測器(3)的閃爍器(2)，其以閃爍器元件(I)結(jié)構(gòu)化，其中通過根據(jù)權(quán)利要求6至11中任一項所述的制造方法來構(gòu)造所述閃爍器元件(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造輻射探測器(3)的以閃爍器元件(1)結(jié)構(gòu)化的閃爍器(2)的鋸裝置(4)。其還包括可旋轉(zhuǎn)支承的鋸片(5)和振蕩裝置(6)，該振蕩裝置用于向鋸片運(yùn)動學(xué)地施加在超聲波頻率范圍內(nèi)的振蕩。通過鋸片(5)的附加的振蕩可以實現(xiàn)更好地冷卻鋸片(5)以及更好地運(yùn)走鋸屑。這提供了如下優(yōu)點，即較高的可實現(xiàn)的進(jìn)給速度和鋸片(5)的較長的耐用性。此外，在減小邊緣破裂的同時和由此在少的廢品的情況下可以在唯一的切割過程中在閃爍器材料中實施深切割。本發(fā)明還涉及一種用于制造以閃爍器元件(1)結(jié)構(gòu)化的閃爍器(2)的方法以及一種相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化的閃爍器(2)。
文檔編號B28D5/02GK103097096SQ201180042519
公開日2013年5月8日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者M.米斯, S.沃思 申請人:西門子公司