[发明专利]一种透明光学元件亚表面裂纹的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件，尤其是涉及一种透明光学元件亚表面裂纹的检测方法。 

背景技术

随着强激光领域、光刻领域以及相关光学技术领域的发展，对光学元件的质量要求越来越高，不仅要求其具有很高的表面光滑度，而且要求无亚表面损伤(SSD)。国内外学者在元件损伤机理上的大量研究表明，光学元件在加工过程中产生的亚表面损伤会直接影响材料的使用性能和寿命等重要指标，因此有效地对亚表面损伤进行检测并在加工阶段进行控制就显得尤为重要。（参见文献：张伟，朱健强.固着磨料加工工艺对磷酸盐钕玻璃亚表面缺陷的影响[J].中国激光，2008，35(2):268～272） 

不同角度的入射光会影响元件表面以下不同深度处驻波形式照明强度的分布，对于可见度发生明显改变的微小缺陷点能衡量出其一定的深度范围；利用显微镜精密调焦对界面下一定深度处缺陷成像，可知缺陷点的位置深度。（参见文献：M.S.Lynn，K.Mark，W.C.David.Application of total internal reflection microscopy for laser damage studies on fused silica[C].SPIE，1998，3244：282～295；邓燕，许乔，柴立群等.光学元件亚表面缺陷的全内反射显微检测[J].强激光与粒子束，2009，21(6)：835～840） 

现今，除X射线衍射法外，其余亚表面裂纹检测方法基本不可定量研究亚表面损伤，且操作不够简洁，由于部分光学元件是透明的，通过普通的检测方法很难检测出其亚表面缺陷，因此难以对后续的亚表面损伤去除提供准确与直观的信息参考。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种透明光学元件亚表面裂纹的检测方法。 

本发明包括以下步骤： 

1）用HF酸溶液对透明光学元件表面清洗，然后利用抽真空装置对透明光学元件表面抽真空造成低压，同时在透明光学元件局部表面喷洒不与光学元件反应的小分子颜料的溶液，直至小分子颜料进入并充满亚表面裂纹，随后移除抽真空装置，再清洗透明光学元件表面，利用角度交叉的双摄像头对透明光学元件表面多点拍摄； 

2）利用显微镜调焦对界面下的缺陷成像，再通过分析算法，处理成三维图像，并计算亚表面裂纹深度。 

在步骤1）中，所述HF酸溶液的百分比浓度可为5%；所述不与光学元件反应的小分子颜料的溶液可选自品红、苏丹红或墨水等中的一种；所述再清洗透明光学元件表面可采用酒精或水等。 

由于不同角度的入射光会影响元件表面以下不同深度处驻波形式照明强度的分布，对于可见度发生明显改变的微小缺陷点可衡量出其一定的深度范围；利用显微镜精密调焦对界面下一定深度处缺陷成像，可知缺陷点的位置深度。 

本发明有如下功能与优势： 

1)本发明操作简便，可在位对透明光学元件进行检测。 

2)可对透明光学元件后续亚表面损伤去除量提供准确直观的信息参考。 

3)可在位对透明光学元件进行检测。 

附图说明

图1为本发明实施例的检测装置之一的结构示意图。 

图2为本发明实施例的检测装置之二的结构示意图。 

以下给出图1和2中各标记： 

抽真空接口1、密封装置2、透明光学元件3、喷涂颜料接口4、颜料5、双摄像头6、亚表面缺陷7、数据传输线8、三维图像9、计算机10。 

具体实施方式

参见图1，首先用5%HF酸溶液对透明光学元件3表面进行清洗，然后在清洗好的透明光学元件3上安装密封装置2，抽真空接口1接上抽真空装置，对透明光学元件3表面局部抽真空造成低压（真空度越高，颜料越容易进入裂纹，更便于观察），并同时将喷涂颜料接口4接上品红、苏丹红或墨水等不与光学元件反应的小分子颜料的溶液的喷射装置，让其在透明光学元件3局部表面喷洒颜料5，直至颜料5在低压条件下充分进入并充满亚表面裂纹，随后移除抽真空装置，接着用酒精或水等清洗透明光学元件3表面。 

参见图2，利用角度交叉的双摄像头6对喷涂颜料后的透明光学元件3表面的亚表面缺陷7进行多点拍摄，双摄像头6拍摄采集到的信息通过数据传输线8传入计算机10，最后在计算机10上通过分析算法进行分析，形成三维图像9，并计算亚表面裂纹深度。该方法执行简单，可在位对透明光学元件进行检测。