氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置及其检测方法。所述检测装置包括：在轴向光轴上依序设置的偏振光源、光阑、样品架、检偏器和图像采集设备；所述样品架用于载置待检测的氟化物晶体；所述偏振光源由白光光源和起偏器组装而成，其中白光光源产生通过起偏器和检偏器的轴向光路；所述图像采集设备设置于待检测的氟化物晶体的出光面外侧；所述检测装置还包括与图像采集设备连接的计算机控制系统，以对图像采集设备采集的图像进行记录和处理，来显示待检测的氟化物晶体的内部缺陷和残余应力情况。该检测装置可以在一套设备上实现对氟化物晶体内部多种缺陷（包括散射、光路、开裂、多晶、条纹）和残余应力的检测。

【技术实现步骤摘要】
氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置及其检测方法
本专利技术涉及晶体缺陷检测装置及检测方法，尤其涉及一种氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置及其检测方法。
技术介绍
氟化物晶体，尤其是氟化钙和氟化锶晶体，具有非常宽的透射范围(0.13μm～10.0μm)，较低的折射率和非线性系数，低的声子能量，负的折射率温度系数和类似于玻璃的宽光谱特性。氟化物晶体被广泛用于激光、红外、紫外光学、高能探测等领域，是制作光学棱镜、透镜和窗口等红外光学系统元件的优异材料，还可用于制作激光光刻的大尺寸透镜，以及用作荧光以及上转换发光材料。上述各应用领域对氟化物晶体的质量要求日益提高，特别是要求氟化物晶体具备高的光学均匀性、高透过率以及低的应力双折射。为了保证氟化物晶体的质量，对导致氟化物产品不达标的晶体内部缺陷(包括光路、散射、开裂、多晶、条纹、气泡)以及晶体内部残余应力的检测提出了更高的要求。目前公开的透明材料内部缺陷和残余应力的检测装置以及检测方法具有以下缺点：第一，多数采用光路垂直排布，自下而上为光源、起偏器、观察窗口和检偏器等，观察窗口和检偏器在光源和检偏器的正上方，样品需要放置在起偏器和检偏器中间的观察窗口上，观察窗口为无应力的玻璃或其它透明材料。对于大尺寸的晶体，晶体的自重会对观察窗口造成很大的局部压力致使窗口材料发生形变，使得本来无应力的窗口材料出现退偏现象产生应力双折射，这部分应力会叠加到样品的测试结果上，导致测试结果的偏差，严重时可致使作为应力仪重要组成部分的观察窗口损坏；第二，现有的晶体内部缺陷，包括散射、光路以及开裂等的检测普遍采用点光源的激光器检测，由于激光的特性其发散角很小，点光源照射晶体内部仅能检测激光光路上的线性区域内有无缺陷，对于大尺寸晶体依靠移动光源检测，极易造成漏检的情况；第三，如果需要测试晶体不同类别的缺陷，待测晶体需要在各种仪器间来回搬动，对于大尺寸的、动辄几十公斤的晶体而言，操作就很困难。因此，使用上述方法检测大尺寸的氟化物晶体内部缺陷以及残余应力时需要克服很多问题，为晶体检测带来不小的误差和不便。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置及其检测方法。该检测装置可以在一套设备上实现对氟化物晶体内部多数种类缺陷(包括散射、光路、开裂、多晶、条纹)和残余应力的检测。另外，该检测装置在测试不同类别缺陷的过程中，无需挪动晶体本身，安全便捷。第一方面，本专利技术提供一种氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置。所述检测装置包括：在轴向光轴上依序设置的偏振光源、光阑、样品架、检偏器和图像采集设备；所述样品架用于载置待检测的氟化物晶体；所述偏振光源由白光光源和起偏器组装而成，其中白光光源产生通过起偏器和检偏器的轴向光路；所述图像采集设备设置于待检测的氟化物晶体的出光面外侧；所述检测装置还包括与图像采集设备连接的计算机控制系统，以对图像采集设备采集的图像进行记录和处理，来显示待检测的氟化物晶体的内部缺陷和残余应力情况。较佳地，所述检测装置还包括与样品架在径向方向平行设置的激光光源组件，所述激光光源组件包括激光光源、移动装置和位置控制器，所述移动装置调节激光光源和待测晶体之间的径向距离，以确保激光光源的宽度覆盖待测晶体全口径；优选地，激光光源、移动装置和位置控制器是自上而下垂直放置。较佳地，所述激光光源是激光器和线性扩束部件组装的线性扩束光源；优选地，所述线性扩束光源的扩束角度是5°-20°。较佳地，所述偏振光源产生的轴向光路和所述激光光源产生的径向光路垂直。较佳地，所述位置控制器与计算机控制系统连接，用于标示激光光源检测晶体内部缺陷时采集的图像的轴向位置信息。由于待测晶体在轴向方向可能尺寸较大，且不同部位缺陷分布不同，应理解，位置控制器可在轴向方向扫描(移动)以检测晶体轴向位置的缺陷，这极大程度地避免了大尺寸晶体内部缺陷的漏检。较佳地，所述样品架在360°以内的角度旋转以检测氟化物晶体在各个方向的内部缺陷和残余应力。较佳地，所述检偏器安装在绕轴向光轴转动并带有转角刻度的微调架上；优选地，检偏器的支架底部加装径向移动装置以移进或者移出轴向光路。应理解，该径向移动装置与激光光源组件的移动装置功能近似，均是为了实现元件在径向方向的移动。将检偏器安装在可旋转的支架上，这样可以方便地调节起偏和检偏的夹角以起到类似应力仪的作用。较佳地，图像采集设备安装在上下左右俯仰的四维方位可调的微调架上。第二方面，本专利技术还提供上述任一项所述的氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测方法，采用上述任一项所述的检测装置检测氟化物晶体内部缺陷和残余应力。所述检测方法包括：将待检测的氟化物晶体放置于样品架上，调整样品架的角度与位置；开启光源，使其照射在晶体上；打开图像采集设备，采集晶体的信息并传送至计算机控制系统；根据采集到的图像信息以及肉眼观察判断晶体内部缺陷及残余应力分布情况。较佳地，所述检测方法包括以下步骤：(1)打开计算机控制系统和偏振光源，推入检偏器，调节检偏器使检偏器的偏振方向与偏振光源的起偏器的偏振方向正交出现全暗视场；将待测氟化物晶体放入样品架，调节样品架使氟化物晶体待检验的方向正对偏振光源，通过检偏器观察待测氟化物晶体内部多晶情况；转动检偏器，观察待测氟化物晶体的内部是否出现明显条纹，以判断待测氟化物晶体内部的晶界条纹以及残余应力情况；旋转样品架，重复上述步骤以进行待测晶体其他位置的多晶、条纹和残余应力检测；在检测过程中，使用图像采集设备采集信息，并用计算机控制系统记录和显示晶体内部的多晶、条纹和残余应力情况；(2)关闭偏振光源，推出检偏镜，打开并调节激光光源，使激光光源发出的激光照射晶体内部，通过散射光检测晶体内部存在的散射、光路以及裂纹缺陷；通过移动装置和位置控制器调节激光光源移动并扫描检测整个待测样品，用图像采集设备每隔固定时间记录检测图像并依据位置控制器生成晶体内部不同部位的缺陷情况。有益效果：第一，通过设置偏振光源和样品架横排，避免大尺寸晶体直接放置在作为起偏器的玻璃窗口产生的压力造成起偏器退偏的现象，使偏振光源保持其偏振性能，保证了测试的准确性；另外，这样使得待测晶体的规格不受测试设备的承重限制，在提高检测精度的基础上，可测试各种尺寸尤其是大尺寸的晶体。第二，通过应用线性激光光源并加装移动装置来检测晶体的散射缺陷，避免了使用点光源可能造成的大尺寸晶体内部缺陷漏检的情况。第三，通过采用在同一平面内垂直设置的两种光源，在一套设备上既能检测散射，又能检测多晶、晶界以及条纹等缺陷。第四，通过采用可旋转的样品架，实现样品轴向和径向全方位的缺陷的检测。另外，通过计算机控制系统与位置控制器的配合，可以记录待测样品不同位置的缺陷分布。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的检测装置的结构示意图；1-偏振光源，2-光阑，3-激光光源组件，4-样品架，5-检偏器，6-图像采集设备，7-计算机控制系统。图2是本专利技术实施例2提供的检测方法形成的氟化钙晶体的散射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：在轴向光轴上依序设置的偏振光源、光阑、样品架、检偏器和图像采集设备；所述样品架用于载置待检测的氟化物晶体；所述偏振光源由白光光源和起偏器组装而成，其中白光光源产生通过起偏器和检偏器的轴向光路；所述图像采集设备设置于待检测的氟化物晶体的出光面外侧；所述检测装置还包括与图像采集设备连接的计算机控制系统，以对图像采集设备采集的图像进行记录和处理，来显示待检测的氟化物晶体的内部缺陷和残余应力情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种氟化物晶体内部缺陷和残余应力的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：在轴向光轴上依序设置的偏振光源、光阑、样品架、检偏器和图像采集设备；所述样品架用于载置待检测的氟化物晶体；所述偏振光源由白光光源和起偏器组装而成，其中白光光源产生通过起偏器和检偏器的轴向光路；所述图像采集设备设置于待检测的氟化物晶体的出光面外侧；所述检测装置还包括与图像采集设备连接的计算机控制系统，以对图像采集设备采集的图像进行记录和处理，来显示待检测的氟化物晶体的内部缺陷和残余应力情况。


2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括与样品架在径向方向平行设置的激光光源组件，所述激光光源组件包括激光光源、移动装置和位置控制器，所述移动装置调节激光光源和待测晶体之间的径向距离，以确保激光光源的宽度覆盖待测晶体全口径；优选地，激光光源、移动装置和位置控制器是自上而下垂直放置。


3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述激光光源是激光器和线性扩束部件组装的线性扩束光源；优选地，所述线性扩束光源的扩束角度是5°-20°。


4.根据权利要求2或3所述的检测装置，其特征在于，所述偏振光源产生的轴向光路和所述激光光源产生的径向光路垂直。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述位置控制器与计算机控制系统连接，用于标示激光光源检测晶体内部缺陷时采集的图像的轴向位置信息。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述样品架在360°以内的角度旋转以检测氟化物晶体在各个方向的内部缺陷和残余应力。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述检偏器安装在绕轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静雅，张博，刘荣荣，苏良碧，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31