[發明專利]光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法

有效

• 申請號: 201310043800.7
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103115927A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 王卓;楊軍宏;曹玉君;徐小軍;尚建忠;戴一帆;李圣怡
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

1.一種光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，包括以下步驟：

(1)制備無損基底：采用現有加工工藝制作一與待測光學玻璃試樣對應的無損基底；

(2)確定橢偏檢測入射角：使用橢圓偏振儀采用變角度掃描方式分別檢測待測光學玻璃試樣和步驟(1)得到的無損基底；根據檢測數據繪制橢偏參數與入射角和橢偏光波長的關系曲線，并根據關系曲線確定橢偏參數變化最顯著時對應的入射角度數作為橢偏檢測入射角；

(3)確定無損基底光學常數：將步驟(1)得到的無損基底定義為襯底-環境結構，使用標準電介質函數作為其材料物理模型，根據步驟(2)中橢偏檢測入射角條件下測得的無損基底的橢偏參數，采用回歸算法計算無損基底的光學常數n值和k值；

(4)建立橢偏檢測多層膜光學模型：將待測光學玻璃試樣的亞表面損傷層定義為依次包括空氣、表面粗糙層、再沉積層和襯底的多層膜光學模型；

(5)定義橢偏檢測多層膜材料物理模型：與步驟(4)中建立的多層膜光學模型相對應，采用混合材料有效介質模型建立依次包括表面粗糙層混合材料物理模型、再沉積層混合材料物理模型和襯底材料物理模型的多層膜材料物理模型，其中，所述表面粗糙層混合材料物理模型定義為表面沉積物質和空隙的混合體，所述再沉積層混合材料物理模型定義為表面沉積物質和基底材料的混合體，所述襯底材料物理模型定義為純基底材料組成；

(6)建立多層膜材料物理模型：測量待測光學玻璃試樣的表面粗糙度，作為表面粗糙層混合材料物理模型的初始厚度參考值；測量待測光學玻璃試樣的表面沉積物質沿深度分布規律，并擬合出表面沉積物質濃度隨深度變化的分布曲線函數表達式；使用上述步驟(3)中確定的無損基底光學常數作為所述襯底材料物理模型的n值和k值；

(7)獲取亞表面損傷層深度值：根據步驟(2)中橢偏檢測入射角條件下測得的待測光學玻璃試樣的橢偏參數，利用回歸算法對多層膜材料物理模型的膜層參數及膜層厚度進行反演運算，最終獲得亞表面損傷層的深度值。

2.根據權利要求1所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，所述現有加工工藝為磁流變拋光-化學蝕刻的組合加工工藝。

3.根據權利要求2所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，所述磁流變拋光采用氧化鈰拋光粉，所述磁流變拋光后表面粗糙度Ra值優于0.4nm；所述化學蝕刻采用氫氟酸或強堿作為蝕刻液，所述化學蝕刻的刻蝕深度不小于50nm。

4.根據權利要求1所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(2)中，所述橢圓偏振儀采用變角度掃描方式的變角度掃描范圍為45°～75°，橢偏光波長范圍0.3μm～0.8μm，所述橢偏參數為和/或cosΔ。

5.根據權利要求1所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(3)中，標準電介質函數為對透明材料有效的柯西模型。

6.根據權利要求1所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(3)和步驟(7)中，采用的回歸算法為L-MARQUARD算法。

7.根據權利要求1所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(5)中，表面粗糙層混合材料物理模型選擇洛倫茲模型，表面粗糙層混合材料物理模型的材料混合比為0.4～0.6。

8.根據權利要求1所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(5)中，再沉積層混合材料物理模型選擇Bruggeman模型，Bruggeman模型中的非均態濃度輪廓曲線為指數遞減分布曲線，再沉積層混合材料物理模型的材料混合比為0.4～0.6。

9.根據權利要求1所述的光學玻璃拋光亞表面損傷無損檢測方法，其特征在于：所述步驟(6)中，表面粗糙度的評定參數為表面粗糙度Ra值，所述表面粗糙度Ra值通過白光干涉儀進行測定；所述表面沉積物質包括含Ce、Al、Fe中至少一種元素的拋光雜質，所述表面沉積物質沿深度分布規律采用二次離子質譜儀進行測定。