用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法技术

用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法，本发明专利技术涉及用于消除光学晶体亚表面损伤检测样品安装误差的方法。本发明专利技术为了解决光学晶体超精密加工亚表面损伤无损检测中存在样品安装误差问题。本发明专利技术包括：一：安装被检测光学晶体；二：调整X射线源初始位置；三：使X射线与被检测光学晶体表面之间形成实际入射角ω′并固定；四：进行检测；五：得到不同实际入射角ω′条件下X射线与检测表面和亚表面晶体结构发生衍射的特征谱线信息；六：计算样品安装角度误差δ；七：根据得到的δ修正实际入射角ω′，消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测过程中由于样品安装造成的误差。本发明专利技术用于光学晶体表面损伤检测领域。

Method for eliminating the installation error of subsurface damage detection in ultra precision machining of optical crystal

A method for eliminating the installation error of sub surface damage detection for ultra precision machining of optical crystals is presented. The invention relates to a method for eliminating the installation error of optical crystal sub surface damage detection samples. In order to solve the problem of sample installation error in the nondestructive testing of subsurface damage in Ultraprecision processing of optical crystal, the invention has the problem of sample installation error. The present invention includes: A: install the detected optical crystal; two X X-ray source: adjust the initial position; three: X - ray and the surface of the optical crystal formation was detected between the actual incident angle Omega 'and fixed; four: detection; five: different characteristics of actual incident angle Omega' X under the condition of radiation and surface detection the crystal structure and sub surface diffracted spectrum obtained information; six: Calculation of sample installation angle error Delta; seven: according to the actual incident angle correction of delta omega ', to eliminate the error caused by the sample installation due to detection of subsurface damage in ultra precision machining of optical crystal. The invention is used for the field of surface damage detection in optical crystal.

【技术实现步骤摘要】
用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法
本专利技术涉及用于消除光学晶体亚表面损伤检测样品安装误差的方法。
技术介绍
光学晶体具有倍频效应、光电效应、压电效应、易于实现相位匹配、透光波段较宽或光学均匀性优良等特点，在信息通讯、航空航天和武器装备等尖端科学
发挥着十分重要的作用。超精密加工过程导致的亚表面损伤会严重地影响光学晶体器件的使用性能和使用寿命。对光学晶体超精密加工中形成的亚表面损伤进行无损检测与评价是目前光学器件超精密加工领域的难点与热点。为了对光学晶体表面/亚表面损伤进行无损检测，人们提出了一种利用共面掠入射X衍射来实现对不同亚表面损伤形式(如位错、高压相变、晶格扭转与压缩/拉伸变形、非晶等)进行全面检测和评价的方法，该方法利用共面掠入射X射线衍射技术X射线穿透深度可控的特点实现对不同深度光学晶体亚表层晶体结构的全面检测，较好地解决了光学器件超精密加工亚表面损伤的无损检测难题，但是该方法在检测过程中光学晶体样品的安装误差会对检测结果分析带来较为严重的影响，如何消除该种影响是目前该领域所面临的主要难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决光学晶体超精密加工亚表面损伤无损检测中存在样品安装误差问题，而提出用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法。用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法包括以下步骤：步骤一：安装被检测光学晶体，被检测表面朝上；步骤二：调整X射线源初始位置，使X射线源产生的X射线初始位置与被检测光学晶体表面平行，并使X射线探测器复位到初始位置；步骤三：调整X射线源位置，使X射线源产生的X射线与被检测光学晶体表面之间形成实际入射角ω′并固定；步骤四：进行检测；启动X射线探测器沿圆周移动，探测X射线与被检测表面和亚表面晶体结构发生衍射时的角度位置和衍射X射线的强度，记录并存储，得到实际入射角ω′时X射线与被检测表面和亚表面晶体结构的衍射谱信息，并记录衍射峰的位置坐标2θ；步骤五：重复步骤三和步骤四得到不同实际入射角ω′条件下X射线与检测表面和亚表面晶体结构发生衍射的衍射谱信息，在不同实际入射角ω′条件下衍射峰位置发生变化的晶面为晶面间距发生变化的晶面，对晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置坐标2θ与对应实际入射角度ω′进行线性拟合；在含有样品安装角度误差δ时满足线性关系：2θ＝2·ω′+2α＝2·ω+2(α+δ)(1)其中实际入射角ω′为入射X射线与被检测表面之间的夹角，ω为理想入射角，α为与X射线发生衍射的晶面与被检测表面平行晶面之间的夹角，θ为衍射X射线与晶面的夹角；步骤六：理想入射角ω与晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置坐标2θ，在不含样品安装角度误差δ时满足线性关系：2θ＝2·ω+2α(2)其中理想入射角ω为入射X射线与水平面之间的夹角；在以ω为横坐标，2θ为纵坐标的坐标系上，公式(1)和公式(2)的截距差为2δ，即求得δ；步骤七：根据步骤六得到的δ修正实际入射角ω′，消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测过程中由于样品安装造成的误差。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过分析样品的实际检测结果就可以直接消除由于样品安装误差对实验结果分析造成的影响，无需在检测过程中增加其它步骤或装置，从而提高光学晶体超精密加工亚表面损伤检测结果分析的准确性，缩短检测周期，降低检测成本。采用本专利技术方法可以将安装误差完全消除。附图说明图1是光学晶体超精密加工亚表面损伤无损检测的示意图；图2是检测过程中的样品安装误差及衍射晶面示意图；图3是间距变化晶面对应的两种ω-2θ关系示意图；图4是某光学晶体超精密加工亚表面损伤层晶体结构的实际检测结果，图中12为衍射峰。具体实施方式具体实施方式一：如图1所示，用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法包括以下步骤：步骤一：安装被检测光学晶体，被检测表面朝上；步骤二：调整X射线源初始位置，使X射线源产生的X射线初始位置与被检测光学晶体表面平行，并使X射线探测器复位到初始位置；步骤三：调整X射线源位置，使X射线源产生的X射线与被检测光学晶体表面之间形成实际入射角ω′并固定；步骤四：进行检测；启动X射线探测器沿圆周移动(沿X射线和衍射X射线形成的面进行圆周移动)，探测X射线与被检测表面和亚表面晶体结构发生衍射时的角度位置和衍射X射线的强度，记录并存储，得到实际入射角ω′时X射线与被检测表面和亚表面晶体结构的衍射谱信息，并记录衍射峰的位置坐标2θ；步骤五：重复步骤三和步骤四得到不同实际入射角ω′条件下X射线与检测表面和亚表面晶体结构发生衍射的衍射谱信息，在不同实际入射角ω′条件下衍射峰位置发生变化的晶面为晶面间距发生变化的晶面，对晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置坐标2θ与对应实际入射角度ω′进行线性拟合；在含有样品安装角度误差δ时满足线性关系：2θ＝2·ω′+2α＝2·ω+2(α+δ)(1)其中实际入射角ω′为入射X射线与被检测表面之间的夹角，ω为理想入射角，α为与X射线发生衍射的晶面与被检测表面平行晶面之间的夹角，θ为衍射X射线与晶面的夹角；步骤六：理想入射角ω与晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置坐标2θ，在不含样品安装角度误差δ时满足线性关系：2θ＝2·ω+2α(2)其中理想入射角ω为入射X射线与水平面之间的夹角；在以ω为横坐标，2θ为纵坐标的坐标系上，公式(1)和公式(2)的截距差为2δ，即求得δ；步骤七：根据步骤六得到的δ修正实际入射角ω′，消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测过程中由于样品安装造成的误差。本专利技术利用共面掠入射X射线衍射技术以2个以上的实际入射角度ω′对光学晶体材料超精密加工亚表面损伤层晶体结构进行检测，对所检测样品亚表面损伤结构中晶面间距发生变化的晶面的衍射峰位置坐标2θ与对应实际入射角度ω′进行线性拟合，结合所述检测样品理想晶面的空间取向，分析计算出样品表面与理想水平面的角度误差δ，通过分析检测结果修正实际入射角ω′，从而消除由于样品安装误差对检测结果分析造成的影响。样品中存在晶面间距为d的晶面，其与被检测光学晶体表面夹角记为α，α的符号由晶面与入射X射线的位置关系决定；晶面相对被检测光学晶体表面向入射X射线2倾斜时符号为正，反之为负。当晶面与入射X射线满足衍射条件时，入射X射线、衍射X射线与晶面的夹角均为θ，根据X射线衍射原理，角度θ需满足2dsinθ＝λ关系式，其中λ为入射X射线的波长。根据图2可得各角度之间存在关系式：θ＝ω′+α＝ω+δ+α。经超精密加工的光学晶体样品亚表面损伤层晶体结构存在一种晶面间距发生变化而晶面位向不发生变化的情形。如图2中晶面，该晶面与所述检测样品表面平行的晶面夹角α可根据晶体结构参数及其各晶面间的相互关系从理论上求得。当晶面的晶面间距d发生变化时，通过改变入射角ω可以得到一系列的X射线ω-2θ衍射特征谱信息。检测过程中的样品(被检测光学晶体)安装误差源于样品的上表面与理想水平面之间存在的角度误差δ，δ的符号由样品与理想水平面之间的位置关系决定：样品相对理想水平面向入射X射线方向倾斜时符号为正，反之为负。实际入射角ω′为入射X射线与被检测光学晶体表面的夹角，检测过程中的理想入射角ω为入射X射线与理想水平面之间的夹角。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：安装被检测光学晶体，被检测表面朝上；步骤二：调整X射线源初始位置，使X射线源产生的X射线初始位置与被检测光学晶体表面平行，并使X射线探测器复位到初始位置；步骤三：调整X射线源位置，使X射线源产生的X射线与被检测光学晶体表面之间形成实际入射角ω′并固定；步骤四：进行检测；启动X射线探测器沿圆周移动，探测X射线与被检测表面和亚表面晶体结构发生衍射时的角度位置和衍射X射线的强度，记录并存储，得到实际入射角ω′时X射线与被检测表面和亚表面晶体结构的衍射谱信息，并记录衍射峰的位置坐标2θ；步骤五：重复步骤三和步骤四得到不同实际入射角ω′条件下X射线与检测表面和亚表面晶体结构发生衍射的衍射谱信息，在不同实际入射角ω′条件下衍射峰位置发生变化的晶面为晶面间距发生变化的晶面，对晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置坐标2θ与对应实际入射角度ω′进行线性拟合；在含有样品安装角度误差δ时满足线性关系：2θ＝2·ω′+2α＝2·ω+2(α+δ)    (1)其中实际入射角ω′为入射X射线与被检测表面之间的夹角，ω为理想入射角，α为与X射线发生衍射的晶面与被检测表面平行晶面之间的夹角，θ为衍射X射线与晶面的夹角；步骤六：理想入射角ω与晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置坐标2θ，在不含样品安装角度误差δ时满足线性关系：2θ＝2·ω+2α    (2)其中理想入射角ω为入射X射线与水平面之间的夹角；在以ω为横坐标，2θ为纵坐标的坐标系上，公式(1)和公式(2)的截距差为2δ，即求得δ；步骤七：根据步骤六得到的δ修正实际入射角ω′，消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测过程中由于样品安装造成的误差。...

【技术特征摘要】
1.用于消除光学晶体超精密加工亚表面损伤检测样品安装误差的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：安装被检测光学晶体，被检测表面朝上；步骤二：调整X射线源初始位置，使X射线源产生的X射线初始位置与被检测光学晶体表面平行，并使X射线探测器复位到初始位置；步骤三：调整X射线源位置，使X射线源产生的X射线与被检测光学晶体表面之间形成实际入射角ω′并固定；步骤四：进行检测；启动X射线探测器沿圆周移动，探测X射线与被检测表面和亚表面晶体结构发生衍射时的角度位置和衍射X射线的强度，记录并存储，得到实际入射角ω′时X射线与被检测表面和亚表面晶体结构的衍射谱信息，并记录衍射峰的位置坐标2θ；步骤五：重复步骤三和步骤四得到不同实际入射角ω′条件下X射线与检测表面和亚表面晶体结构发生衍射的衍射谱信息，在不同实际入射角ω′条件下衍射峰位置发生变化的晶面为晶面间距发生变化的晶面，对晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置坐标2θ与对应实际入射角度ω′进行线性拟合；在含有样品安装角度误差δ时满足线性关系：2θ＝2·ω′+2α＝2·ω+2(α+δ)(1)其中实际入射角ω′为入射X射线与被检测表面之间的夹角，ω为理想入射角，α为与X射线发生衍射的晶面与被检测表面平行晶面之间的夹角，θ为衍射X射线与晶面的夹角；步骤六：理想入射角ω与晶面间距发生变化的晶面对应衍射峰的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，梁斌，侯宁，胡旷南，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23