表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格及制造方法，属于X射线诊断成像设备领域。本发明专利技术采用的技术方案是：由多块高铅当量的玻璃微孔阵列单元拼接而成，玻璃微孔阵列单元上均布微孔通道，玻璃微孔阵列单元为厚度3mm、边长d的正六边形，d为10~20mm，玻璃微孔阵列单元上、下表面磁控溅射钨，形成有100~200nm厚度的金属钨镀层，微孔通道内原子层沉积二氧化铪，形成20nm的二氧化铪薄膜。本发明专利技术制得的滤线栅格光纤面板，相比采用铅玻璃直接制作微孔阵列作为滤线栅中空单元块，具有更好防散射性能，能够更好的提高图像对比度和分辨率，有利于消除摩尔纹现象对图像质量的影响。响。

Filter grid with tungsten sputtered on the surface and hafnium dioxide deposited in micropores and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格及制造方法


[0001]本专利技术涉及一种表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格及制造方法，属于X射线诊断成像设备领域。

技术介绍

[0002]在X射线成像中广泛使用防散射滤线栅(grid)来增强图像质量。从点源发射的X射线穿过患者或物体，然后在合适的X射线检测器中加以检测。X射线成像通过X射线检测器上的位置检测X射线的强度而工作。具有较小光强度的较暗区域对应于物体中的较高密度或较大厚度区域，而具有较大光强度的较亮区域则对应于物体中的较低密度或较小厚度区域。这种方法依赖于穿过物体或被吸收的X射线。但是，X射线也可能在患者或物体中经历散射过程，主要是康普顿散射。这些散射后的X射线生成图像噪声，降低了图像的质量。为了减少这部分散射X射线的影响，采用在滤线栅表面磁控溅射钨、微孔通道内原子层沉积二氧化铪的方法来达到更好的防散射性能。传统的防散射滤线栅防散射性能差，一般采用铅条和铝条交叉叠在一起制作而成，或者在碳钎维基板上切割凹槽再进行灌铅后封装而成。
[0003]防散射滤线栅性能的主要度量之一是定量改善因子（QIF，quantum improvement factor）,其中QIF=Tp2/Tt。Tp为滤线栅的一次辐射透过率，Tt是总辐射透过率。当QIF≥1时，表示滤线栅能够改善图像质量，而QIF＜1时，表示滤线栅实际上对图像质量有损害。防散射滤线栅的首要设计度量是线频率、线厚度和滤线栅高度，通常将它们称作栅格比。通常以线/cm为单位表示的线频率给出在给定距离中吸收材料带的数量。线厚度正好是吸收铅条的厚度，它通常用微米为单位表示。栅格比是滤线栅高度与空隙距离(一对滤线栅线之间的低吸收材料的量)之比。在制造滤线栅时所使用的材料以及滤线栅覆盖物的类型和厚度也会影响滤线栅性能，滤线栅覆盖物是用于包裹滤线栅以提供机械支撑的非活性薄片。在设计防散射滤线栅时，由于制造精度的局限性，用非常薄的铅条制造滤线栅存在限制，所以滤线栅线总是比需要的厚，从而影响成像效果。另外一种利用细锯来在石墨衬底中开槽并用铅填充这些槽来制作滤线栅同样也受到制造精度的限制。
[0004]其中，磁控溅射是近年来实现工业应用过程中，利用率较多的一种物理气相沉积技术，磁控溅射镀膜是指在真空条件下，利用获得功能的粒子轰击靶材料表面，使靶材表面原子获得足够的能量而逃逸的过程。被溅射的靶材沉积到基材表面，就称作溅射镀膜。
[0005]在现有方法中，通常采用原子层沉积(ALD)工艺制造二氧化铪材料层。ALD工艺中工艺气体采用脉冲式充入到反应腔中并且每次反应都形成一层单原子材料层，重复多次形成由多层单原子材料层叠加而成的结构。
[0006]目前，尚未涉及到一种采用高铅当量玻璃微孔阵列技术并在表面磁控溅射钨、微孔通道内原子层沉积二氧化铪的制造方法来制作大面积聚焦式X射线防散射滤线栅。
[0007]中国专利CN201811244832.2公布了一种二硼化铪
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二氧化铪基高温太阳能吸收涂层及其制备方法。该涂层在基材表面由底部到顶部依次包括红外反射层、吸收层和减反射层，所述红外反射层为金属钨W或金属钼Mo ,所述吸收层为二硼化铪HfB2和二氧化铪HfO2的
复合陶瓷，所述复合陶瓷中二硼化铪HfB2和二氧化铪HfO2均为非晶态，所述二硼化铪HfB2和二氧化铪HfO2的复合陶瓷吸收层是由直流磁控溅射二硼化铪HfB2所得，二氧化铪HfO=由二硼化铪HfB2部分氧化得到，所述减反射层为氧化铝Al2O3。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供一种表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格及制造方法，在滤线栅格表面磁控溅射钨、微孔通道内原子层沉积二氧化铪，提高滤线栅的防散射性能、提高成像对比度、降低图像噪声。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格，由多块高铅当量的玻璃微孔阵列单元拼接而成，玻璃微孔阵列单元上均布微孔通道，玻璃微孔阵列单元为厚度3mm、边长d的正六边形，d为10~20mm，玻璃微孔阵列单元上、下表面磁控溅射钨，形成有100~200nm厚度的金属钨镀层，微孔通道内原子层沉积二氧化铪，形成20nm的二氧化铪薄膜。
[0010]微孔通道的中心线与整块玻璃微孔阵列单元间形成不同的微孔角度α, 其中处于整块滤线栅格中心位置处的微孔通道都与X射线保持平行，即微孔角度α为90
°
，从中心处微孔通道向外逐块璃微孔阵列单元上的微孔通道与整块光纤面板间微孔角度α为
ꢀꢀ
、
ꢀꢀ…
、、 ，n为整数且n≥1。
[0011]制造表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格的方法，包括以下步骤：（1）制备Φ27.5~28.5mm、壁厚2mm的芯铅玻璃管，然后采用光纤拉制机拉制成外径为Φ2.62
±
0.01mm、长度为820mm的空芯纤维单丝；（2）选用铅玻璃棒采用光纤拉制机拉制成外径为Φ0.45
±
0.008mm、长度为820mm的实芯丝；（3）将37根空芯纤维单丝和54根实芯丝在排成复丝棒，其中实芯丝作为空芯丝的间隙丝，将排棒完成的空芯纤维单丝与实芯丝捆绑固定，形成一个复丝棒整体；（4）采用光纤拉制机拉制此复丝棒成为对边长为1.22
±
0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝；（5）取m根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为17的六边形纤维阵列板，并将两端捆绑固定成纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中熔板，熔板温度在480~510℃，形成六边形空芯阵列板，空芯阵列板上有均布的纤维通道；（6）将六边形空芯阵列板的纤维通道内填充上可溶性填充材料并进行固化，然后按相同厚度不同微孔角度进行切割，最后磨抛制得出表面光滑的滤线栅中空块单元；（7）将滤线栅中空单元块通过超声波清洗掉纤维通道内的可溶性填充材料，最终制得结构均匀的滤线栅中空块，纤维通道形成微孔通道；（8）将不同微孔角度的滤线栅中空块按指定位置进行排列拼接在一个平面上，并进行粘合后形成一个大面积聚焦式滤线栅格光纤面板。
[0012]（9）在滤线栅格微孔通道内沉积HfO2，二氧化铪HfO2为非晶态，先将滤线栅格清洗吹干，将滤线栅加热到200℃，向沉积室中引入HfCl4，以制备所需厚度的氧化铪薄膜，用氮气清洗沉积室，并向沉积室中引入水蒸汽，沉积时间为4h，沉积完毕后退火，从而得到在滤
线栅格微孔通道内沉积20nm的二氧化铪薄膜。
[0013]（10）将滤线栅格的侧面和微孔通道进行遮挡，将遮挡后的滤线栅格通过导轨送入磁控溅射腔室，开启磁控溅射腔室的真空泵抽真空，真空度为1.0~9.0
×
10
‑3Pa，确保该磁控溅射装置封闭，磁控溅射腔室开始工作，溅射电流为2~10A，时间为1~5h，同时开启加热，使温度恒定在100~400℃，以此将靶材钨溅射到滤线栅格的上、下表面，当磁控溅射腔室完成镀膜，等待0.2~2h冷却后开炉，得到在上、下表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格，由多块高铅当量的玻璃微孔阵列单元拼接而成，玻璃微孔阵列单元上均布微孔通道，其特征是，玻璃微孔阵列单元为厚度3mm、边长d的正六边形，d为10~20mm，玻璃微孔阵列单元上、下表面磁控溅射钨，形成有100~200nm厚度的金属钨镀层，微孔通道内原子层沉积二氧化铪，形成20nm的二氧化铪薄膜。2.根据权利要求1所述的表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格，其特征是，微孔通道的中心线与整块玻璃微孔阵列单元间形成不同的微孔角度α, 其中处于整块滤线栅格中心位置处的微孔通道都与X射线保持平行，即微孔角度α为90
°
，从中心处微孔通道向外逐块璃微孔阵列单元上的微孔通道与整块光纤面板间微孔角度α为 、
ꢀꢀ…
、、 ，n为整数且n≥1。3.一种权利要求1所述的表面溅射钨、微孔内沉积二氧化铪的滤线栅格的制造方法，其特征是，包括以下步骤：a)制备Φ27.5~28.5mm、壁厚2mm的芯铅玻璃管，然后采用光纤拉制机拉制成外径为Φ2.62
±
0.01mm、长度为820mm的空芯纤维单丝；b)选用铅玻璃棒采用光纤拉制机拉制成外径为Φ0.45
±
0.008mm、长度为820mm的实芯丝；c)将37根空芯纤维单丝和54根实芯丝在排成复丝棒，其中实芯丝作为空芯丝的间隙丝，将排棒完成的空芯纤维单丝与实芯丝捆绑固定，形成一个复丝棒整体；d)采用光纤拉制机拉制此复丝棒成为对边长为1.22
±
0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝；e)取m根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为17的六边形纤维阵列板，并将两端捆绑固定成纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中熔板，熔板温度在480~510℃，形成六边形空芯阵列板，空芯阵列板上有均布的纤维通道；f)将六边形空芯阵列板的纤维通道内填充上可溶性填充材料并进行固化，然后按相同厚度不同微孔角度进行切割，最后磨抛制得出表面光滑的滤线栅中空块单元；g)将滤线栅中空单元块通过超声波清洗掉纤维通道内的可溶性填充材料，最终制得结构均匀的滤线栅中空块，纤维通道形成微孔通道；h)将不同微孔角度的滤线栅中空块按指定位置进行排列拼...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宏宇，陈龙，石攀，王梓舟，黄康胜，
申请(专利权)人：中建材光芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：