[發(fā)明專利]一種軟脆光學晶體加工表層微區(qū)熒光性缺陷檢測光學系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010158345.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111458312B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設計）人: 程健;陳明君;趙林杰;劉偉龍;崔江;楊浩;劉啟;劉志超;王健;許喬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/95
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種軟脆光學晶體加工表層微區(qū)熒光性缺陷檢測光學系統(tǒng)，涉及一種光學晶體缺陷檢測光學系統(tǒng)。目的是解決現(xiàn)有晶體表層缺陷檢測裝置無法獲得晶體表層缺陷的受激熒光的穩(wěn)態(tài)光譜和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題。檢測光學系統(tǒng)由可變波長激光器、第一反射鏡、光闌、二向色鏡、顯微物鏡、晶體元件、載物臺、白光光源、第二反射鏡、濾光片、第一透鏡、光纖、光譜儀、時間相關(guān)單光子計數(shù)器、計算機、第三反射鏡、第二透鏡和CCD相機構(gòu)成。本發(fā)明即可以實現(xiàn)晶體元件表層缺陷，也能夠?qū)崿F(xiàn)表層缺陷激發(fā)穩(wěn)態(tài)熒光光譜以及表層缺陷激發(fā)瞬態(tài)熒光光譜的檢測。本發(fā)明適用于晶體表層缺陷檢測。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于工程光學領域，具體涉及一種光學晶體缺陷檢測光學系統(tǒng)。

背景技術(shù)

熒光技術(shù)是探測物質(zhì)內(nèi)部粒子運動結(jié)構(gòu)的無損檢測手段，其工作原理是樣品內(nèi)粒子受到激發(fā)光激發(fā)并發(fā)生躍遷-弛豫放出光能，并將帶有內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的光能進行收集用以探究熒光性缺陷，常用于物理吸收與化學粒子的分布等領域。軟脆光學晶體的質(zhì)地軟、斷裂強度低，是國際上公認的難加工材料，加工后表層也易產(chǎn)生缺陷。例如大口徑磷酸二氫鉀(Potassium Dihydrogen Phosphate，KDP)晶體因其獨特光學特性，廣泛應用于慣性約束核聚變(Inertial Confinement Fusion，ICF)中的光電開關(guān)和激光倍頻元件。類似于KDP等晶體元件在生長、加工過程中引入的雜質(zhì)及缺陷，在后續(xù)的高能激光輻照下，激光與晶體材料相互作用發(fā)生電離和弛豫現(xiàn)象，隨著后期晶體吸收激光能量導致晶體材料發(fā)生損傷。而加工表層缺陷作為晶體元件缺陷的主要部分，加工表層缺陷在高能激光輻照下易造成晶體損傷，并且激光損傷增長閾值很低。因此，在晶體表面加工、微機械修復以及表面預處理等過程中，亟需建立晶體表面缺陷誘導激光損傷閾值預測模型來對缺陷進行評價。而由于晶體材料的光致熒光強度與其激光負載能力密切相關(guān)，并且晶體材料的熒光特性是其特有屬性，探測KDP晶體表面微缺陷的光致激發(fā)熒光，是可以反映晶體的表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種無損檢測方法，可以為晶體加工表面缺陷能級結(jié)構(gòu)的探測打下基礎。

現(xiàn)有的共聚焦熒光顯微鏡用于晶體表層缺陷的探測，但是共聚焦熒光顯微鏡的激發(fā)光具有給定的波長、無法繪制熒光光譜，且所探測熒光光譜波長短，導致僅能夠測得缺陷的熒光信號圖，并不能獲得晶體表層缺陷的受激熒光的穩(wěn)態(tài)光譜和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有晶體表層缺陷檢測裝置僅能夠測得缺陷的熒光信號圖，并不能獲得晶體表層缺陷的受激熒光的穩(wěn)態(tài)光譜和內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息等問題，提出一種軟脆光學晶體加工表層微區(qū)熒光性缺陷檢測光學系統(tǒng)。

本發(fā)明軟脆光學晶體加工表層微區(qū)熒光性缺陷檢測光學系統(tǒng)由可變波長激光器、第一反射鏡、光闌、二向色鏡、顯微物鏡、晶體元件、載物臺、白光光源、第二反射鏡、濾光片、第一透鏡、光纖、光譜儀、時間相關(guān)單光子計數(shù)器、計算機、第三反射鏡、第二透鏡和CCD相機構(gòu)成；

所述晶體元件、顯微物鏡、二向色鏡、第二反射鏡、濾光片、第一透鏡、光纖依次設置在白光光源的出射光光路上，晶體元件靠近白光光源設置；二向色鏡傾斜安裝使得入射光的入射角為45°；第二反射鏡傾斜安裝使得入射光的入射角為45°；光纖的入射端設置在第一透鏡的出射面焦點處，光纖的出射端分別連接光譜儀和時間相關(guān)單光子計數(shù)器，光譜儀和時間相關(guān)單光子計數(shù)器的據(jù)輸出端口分別與計算機的數(shù)據(jù)輸入端口連接；第一反射鏡設置在可變波長激光器的出射光光路上，第一反射鏡傾斜安裝使得入射光的入射角為45°，第一反射鏡的反射光光路上設置有光闌，光闌的出射光經(jīng)二向色鏡反射進入顯微物鏡，顯微物鏡的出射光聚焦在晶體元件上；第二反射鏡的反射光光路上設置有第三反射鏡，第三反射鏡的反射光光路上設置有第二透鏡和CCD相機，第二透鏡靠近第三反射鏡，CCD相機的接收端設置在第二透鏡出射焦面處，CCD相機數(shù)據(jù)輸出端口與計算機的數(shù)據(jù)輸入端口連接；所述晶體元件夾持在載物臺上。

本發(fā)明工作原理為：

1、獲得表層微區(qū)的缺陷顯微圖以及相應顯微圖像信息；