[发明专利]光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测方法及装置

权利要求书

1.光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测方法，其特征在于：包括有对光热红外辐射透明样品的检测和对光热红外辐射不透明样品的检测，对光热红外辐射透明的样品，其被检测的光热红外辐射波段在样品内的吸收深度远大于样品厚度；对光热红外辐射不透明的样品，其被检测的光热红外辐射波段在样品内的吸收深度远小于样品的厚度；

（1）、对光热红外辐射透明样品的检测，包括有以下步骤：

a、泵浦激光束经高倍数、高数值孔径聚焦系统聚焦到被测样品前表面，并进入到被测样品内部，在泵浦激光束传输的过程中，在焦深之内的前表面及前亚表面区域，泵浦激光束激发强的光热红外辐射，此强光热红外辐射通过被测样品后从被测样品后表面出射，而在焦深之外的样品内部区域，泵浦激光束将很快发散，同时其所激发的光热红外辐射将急剧减弱； 

b、从被测样品后表面出射的光热红外辐射通过红外滤波器，由红外辐射收集装置收集后进入红外探测系统上进行探测分析；

（2）、对光热红外辐射不透明样品的检测，包括有以下步骤：

a、泵浦激光束经过高倍数、高数值孔径光学聚焦系统聚焦到被测样品上，焦点位于样品后表面，在泵浦激光束传输的过程中，泵浦激光束在样品内部区域、后亚表面区域和后表面都激发了光热红外辐射，其中，后亚表面的探测深度为α^-1cm，其中α为能够透过红外滤波器的光热红外辐射在被测样品中的平均吸收系数；被测样品探测深度以外的内部区域激发的光热红外辐射因被被测样品本身吸收而几乎全部衰减，而在后亚表面区域和后表面激发的光热红外辐射将透过被测样品后表面；

b、从被测样品后表面出射的光热红外辐射通过红外滤波器，由红外辐射收集装置收集后进入红外探测系统上进行探测分析。

2.根据权利要求1所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测方法，其特征在于：所述的步骤（1）中经过收集会聚后的光热红外辐射，再经过红外探测系统中的空间滤波器进一步滤除样品内部区域激发的弱光热红外辐射，最后在焦深之内的前表面及前亚表面区域激发的强光热红外辐射通过红外探测系统的空间滤波器进入红外探测系统的红外探测器上进行探测分析。

3.根据权利要求1所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中所选用的红外滤波器和红外探测器的波段对被测样品是透明的。

4.根据权利要求1所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测方法，其特征在于：所述的步骤（2）中经过收集会聚后的光热红外辐射，再经过红外探测系统中的空间滤波器进一步滤除被测样品探测深度以外的内部区域激发的残余光热红外辐射，最后在样品后亚表面区域和后表面激发的强光热红外辐射通过红外探测系统的空间滤波器进入红外探测系统的红外探测器上进行探测分析。

5.根据权利要求1所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中红外滤波器和红外探测器的波段的选择根据所测样品的红外吸收特性确定，所测样品对所选的红外波段强烈吸收。

6.根据权利要求1所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测方法，其特征在于：所述的经过高倍数、高数值孔径光学聚焦系统聚焦获得的泵浦光束在样品前表面或后表面的焦斑尺寸在微米量级。

7.光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测装置，其特征在于：包括有相对被测样品前表面设置的泵浦光源，设置于泵浦光源和被测样品之间的高倍数、高数值孔径光学聚焦系统，相对被测样品后表面设置的红外滤波器，依次设置于红外滤波器后端的红外信号收集系统和红外探测系统。

8.根据权利要求7所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测装置，其特征在于：所述的红外探测系统是由红外探测器及放置于其前端的空间滤波器组成。

9.根据权利要求7所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测装置，其特征在于：所述的泵浦光源和光学聚焦系统之间设置有泵浦激光束调制器和泵浦激光束整形扩束装置。

10.根据权利要求7所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测装置，其特征在于：所述的光学表面及亚表面吸收缺陷的高分辨率检测装置还包括有用于固定样品的装夹扫描装置。