(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210968908.6 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市高新园区凌工 路2号 (72)发明人 白倩　周平　吕启鑫　孙权威　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 鲁保良　李洪福 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/958(2006.01) (54)发明名称 一种高效检测石英玻璃加工亚表面损伤的 装置 (57)摘要 本发明公开了一种高效检测石英玻璃加工 亚表面损伤的装置， 包括激光器、 扩束器、 偏振 片、 偏振分光镜、 吸光片、 位移平台、 成像透镜、 光 电探测器、 暗场箱和信号处理系统； 所述的扩束 器放置于激光器与偏振片之间， 所述的暗场箱将 激光器、 扩束器、 偏振片、 偏 振分光镜、 位移平台、 成像透镜与光电探测器覆盖； 所述吸光片放置在 位移平台上且位于石英玻璃下面， 吸收透过石英 玻璃的检测光。 本发明使用扩束器， 将检测光束 光斑扩大， 大大提高检测 效率， 实现石英玻璃加 工亚表面损伤高效检测。 本发明使用吸光片， 避 免检测光束透过石英玻璃与下方位移平台产生 散射影响检测结果， 从而 减小了检测误差 。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115356263 A 2022.11.18 CN 115356263 A 1.一种高效检测石英玻璃加工亚表面损伤的装置， 其特征在于： 包括激光器(1)、 扩束 器(3)、 偏振片(5)、 偏振分光镜(7)、 吸光片(15)、 位移平台(16)、 成像透镜(9)、 光电探测器 (10)、 暗场箱(17)和信号处 理系统； 所述的激光器(1)提供检测光源； 所述的扩束器(3)放置于激光器(1)的前方， 将激光器(1)出射光(2)光束扩大， 即变成 扩束后光束(4)； 所述的偏振片(5)放置于扩束器(3)的前方， 使扩束器(3)的出射光(2)变为线偏振光， 即检测光束(6)； 所述的偏振分光镜(7)放置于偏振片(5)前方； 用于反射检测光束6至待测石英玻璃 (14)表面， 同时分离经过石英玻璃亚表面损伤(18)散射而改变了原有偏振状态的线偏振 光， 即出射线偏振光(8)； 所述的成像透 镜(9)位于偏振分光镜(7)上 方； 汇聚出射线偏振光8； 所述的光电探测器(10)位于成像透 镜(9)的上 方， 接收出射线偏振光8信号； 所述的暗场箱(17)将激光器(1)、 扩束器(3)、 偏振片(5)、 偏振分光镜(7)、 位移平台 (16)、 成像透 镜(9)与光电探测器(10)覆盖； 所述的信号处理系统对光电信号进行处理， 得到石英玻璃亚表面损伤(18)位置信息， 所述的信号处 理系统包括数据采集 卡(11)、 计算机(12)、 运动控制器(13)； 所述的数据采集 卡(11)接收光电探测器(10)的输出信号； 所述的计算机(12)对数据采集 卡(11)采集到的信号进行分析处 理； 所述的运动控制器(13)接收计算机(12)的指令， 控制位移 平台(16)运动； 所述吸光片(15)放置在位移平台(16)上且位于石英玻璃(14)下面， 吸收透过石英玻璃 (14)的检测光； 所述的位移 平台(16)带动石英玻璃(14)与吸光片(15)进行位置变换。 2.根据权利要求1所述的一种高效检测石英玻璃加工亚表面损伤的装置， 其特征在于： 所述的激光器(1)、 扩束器(3)、 偏振片(5)、 偏振分光镜(7)、 成像透镜(9)、 光电探测器(10) 均固定在支 架上。 3.根据权利要求1所述的一种高效检测石英玻璃加工亚表面损伤的装置， 其特征在于： 所述的激光器(1)、 扩束器(3)、 偏振片(5)和偏振分光镜(7)的中心均位于同一条水平线 上； 所述的成像透 镜(9)和偏振分光镜(7)的中心均位于同一条垂直线上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115356263 A 2一种高效检测石英 玻璃加工 亚表面损伤的装 置 技术领域 [0001]本发明涉及石英玻璃加工亚表面损伤的无损检测领域， 尤其是一种高效检测石英 玻璃加工亚表面损伤的装置 。 背景技术 [0002]石英玻璃具有优异的物理、 化学性能， 在高能激光器， 半导体， 光纤， 化工行业， 特 种光源和 光伏行业等方面取得了广泛应用。 研磨是石英玻璃加工过程中的重要步骤。 然而 由于石英玻璃的硬脆特性， 研磨后的工件会产生加工亚表面损伤。 进行加工亚表面损伤检 测， 对于优化加工 工艺十分重要。 [0003]当前石英玻璃的加工亚表面损伤检测方法主要分为有损检测和无损检测。 有损检 测技术是通过局部或全部破坏材料， 使亚表面损伤信息暴露后开展显微观测， 进而获得亚 表面损伤信息。 有损检测方法受实验条件和操作者经验影响大， 目前国内外缺乏石英玻璃 有损检测方式的标准或规范， 难以实现在位检测集成， 使得整体生产效率降低。 [0004]无损检测技术不破坏检测试样， 借助于光学、 电学等科学原理， 实现亚表面损伤检 测。 石英玻璃亚表面损伤无损检测可以实现在位检测， 效率高， 可为加工工艺优化提供指 导， 同时能够大幅降低整个生产周期， 提高产能和效益， 因此， 无损检测是石英玻璃加工亚 表面损伤检测未来的发展方向。 目前石英玻璃亚表面无损检测方法主要包括偏振激光散射 法、 光学相干层析法、 激光散射共聚焦法、 全内反射显微技术及扫描超声检测法SAM等。 偏振 激光检测方法利用表 面散射光与入射激光偏振状态一致、 亚表面损伤散射光偏振状态与入 射光不同的特点， 有效排除了加工表 面粗糙度的影响。 因此， 偏振激光散射检测方法在石英 玻璃亚表面损伤检测中具有广阔的应用前 景。 [0005]现有公开的偏振激光检测装置可以实现硅片等半导体材料的亚表面损伤检测。 然 而， 由于石英玻璃透射率高， 难以将现有的偏振激光检测装置用于石英玻璃加工亚表面损 伤检测中。 同时， 已有的偏振激光检测装置使用聚焦光束扫描亚表面损伤， 检测时间长， 难 以实现石英玻璃加工亚表面损伤的高效检测。 发明内容 [0006]为解决现有技术存在的上述问题， 本发明要设计一种既能采用偏振激光进行检测 又能实现快速扫描的高效检测石英玻璃加工亚表面损伤的装置 。 [0007]为了实现上述目的， 本发明的技术方案如下： 一种高效检测石英玻璃加工亚表面 损伤的装置， 包括激光器、 扩束器、 偏振片、 偏振分光镜、 吸光片、 位移平台、 成像透镜、 光电 探测器、 暗场箱和信号处 理系统； [0008]所述的激光器提供检测光； [0009]所述的扩束器放置 于激光器的前 方， 将激光器出射 光光束扩大， 变成扩束后光束； [0010]所述的偏振片放置于扩束器 的前方， 使扩束器的出射光变为线偏振光， 即检测光 束；说　明　书 1/4 页 3 CN 115356263 A 3