[發明專利]一種透明材料表面及內部缺陷的檢測方法和檢測系統

有效

• 申請號: 201810426578.1
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN109001207B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 余卿;崔長彩;李子清;周瑞蘭;楊成;張昆;葉瑞芳
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/01
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 張浠娟

本發明公開了一種透明材料表面及內部缺陷的檢測方法和檢測系統，檢測系統包括：光學測量系統、光學分析系統和彩色共焦數據處理程序。光學測量系統用于光的輸出并接收被測透明材料表面及內部缺陷的反射光，將其輸出到光學分析系統；光學分析系統，用于接收透明材料表面及內部缺陷的反射光；彩色共焦數據處理程序，用于對光學分析系統獲取的反射光進行分析以獲取反射峰對應的波長值，再對此波長值進行處理以獲取被測透明材料的表面及內部缺陷信息。本發明還提供了基于上述檢測系統的透明材料表面及內部缺陷的檢測方法。本發明的透明材料表面及內部缺陷的檢測方法和檢測系統，能夠快速、無損、準確的對透明材料表面及內部缺陷進行定性定量地測量。

技術領域

本發明涉及光學測量領域，尤其涉及一種透明材料表面及內部缺陷的檢測方法和檢測系統。

背景技術

透明的光學元件是光學系統中非常重要的元件。透明的光學元件表面及內部缺陷(如裂紋、劃痕等)嚴重影響了光學元件的光學性能，在光學系統的使用中，對測量結果帶來很大的影響，而且，一些光學元件還會作為基底用于表面鍍膜，這就對光學元件的質量提出了很高的要求，如表面平整度，表面及亞表面沒有超標的缺陷等等。然而元件在生產加工中難免會產生缺陷，這些缺陷一般都是微米級甚至更小，無法通過肉眼直接識別，如何快速、無損、準確的對透明光學元件表面及內部缺陷進行定性定量地測量，是提高透明光學元件質量的前提條件。

目前，透明材料(包括透明光學元件但不限于光學元件)內部缺陷的檢測方法主要分為有損檢測和無損檢測。常用的有損檢測技術包括化學刻蝕法、截面顯微法、角度拋光法、磁流變拋光斑點法等，這些主要或助化學試劑或在不同的加工階段來觀測內部缺陷貌，從而得到內部缺陷的信息。這些方法直觀性強并且應用很廣，但是制備樣品或費時，腐蝕過程不易控制，測量范圍有限，而且，在破壞的過程中，易產生新的損傷。無損檢測主要是借助光學、聲學、電磁學的手段來對樣品的內部缺陷進行探測，主要有激光調制散射技術、全內反射技術、光學相干層析技術、高頻掃面聲學顯微技術、共焦激光掃描顯微技術等。這些檢測方法對被測樣品都沒有損傷的，但是往往存在或分辨率低、或檢測速度慢、或不能定量測得缺陷信息等缺點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠快速、無損、準確的對透明材料表面及內部缺陷進行定性定量地測量的檢測方法和檢測系統，為透明材料表面及內部缺陷的檢測提供新的途徑。

為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案來實現：

一種透明材料表面及內部缺陷的檢測系統，包括光學測量系統、光學分析系統和彩色共焦數據處理程序，其中

光學測量系統包括復色光源、光源針孔、準直透鏡、色散管鏡、分光鏡、物鏡、可實現三維移動的載物臺、會聚透鏡、檢測針孔和輸出光纖，所述復色光源發出的光依次經所述光源針孔、所述準直透鏡、所述色散管鏡、所述分光鏡和所述物鏡傳輸到放置于所述載物臺上的被測透明材料，所述被測透明材料的反射光依次經過所述物鏡、所述分光鏡、所述會聚透鏡、所述檢測針孔和所述輸出光纖輸出；

所述光學分析系統包括光譜儀，所述輸出光纖的輸出端連接所述光譜儀；所述光學分析系統用于接收被測透明材料的表面及內部的缺陷的反射光；

所述彩色共焦數據處理程序用于對所述光學分析系統獲取的反射光進行分析以獲取反射峰對應的波長值，再對反射峰對應的波長值進行處理以獲取被測透明材料的內部缺陷信息。

所述復色光源為鹵素燈光源。

所述彩色共焦數據處理程序具體用于根據所述反射峰對應的波長值的中心波長值的提取。

所述彩色共焦數據處理程序還用于根據預先提取的所述中心波長值，建立中心波長和標定好的軸向高度信息的關系以獲取所述透明材料內部缺陷的深度信息。

所述彩色共焦數據處理程序還用于根據預先建立的中心波長和標定好的軸向高度信息的關系進行計算時，對干擾表面的反射光的影響進行消除處理。