[发明专利]一种激光剥离晶锭实时监测系统及方法

权利要求书

1.一种激光剥离晶锭实时监测系统，其特征在于，包括激光器(1)、光阑(2)、第一反射镜(3)、衰减器(4)、第二反射镜(5)、第三反射镜(6)、物镜(7)、X-Y-Z三维移动平台(9)、CCD成像系统(10)、声发射传感器(11)、前置放大器(12)、数据采集卡(13)、计算机(14)；

所述激光器(1)与计算机(14)进行连接，且射出的激光依次通过所述光阑(2)、第一反射镜(3)、衰减器(4)、第二反射镜(5)、第三反射镜(6)、物镜(7)到达放置在所述X-Y-Z三维移动平台(9)上的晶锭样件(8)的上表面，所述CCD成像系统(10)的照明光通过所述第三反射镜(6)、物镜(7)对所述X-Y-Z三维移动(9)上的晶锭样件(8)进行照明定焦，用以辅助所述激光器(1)的光斑对准，所述声发射传感器(11)依次通过所述前置放大器(12)、数据采集卡(13)与所述计算机(14)相连，所述声发射传感器(11)用于放置在晶锭样件(8)上获取声发射信号并传输给所述计算机(14)。

2.一种激光剥离晶锭实时监测方法，其特征在于，包括权利要求1所述的激光剥离晶锭实时监测系统，通过激光剥离晶锭实时监测系统进行监测的步骤如下：

S1：将晶锭样件(8)放置并固定在X-Y-Z三维移动平台(9)上，并使CCD成像系统(10)的照明焦点对准晶锭样件(8)的上表面；

S2：将声发射传感器(11)涂上耦合剂后放置在晶锭样件(8)上表面距离待加工区域的4-8mm处；

S3：通过计算机(14)对激光器(1)的加工参数进行设置；

S4：启动激光器(1)，其射出的光斑依据CCD成像系统(10)的照明焦点进行对焦，以使光斑聚焦在晶锭样件(8)内部的待加工区域；

S5：设置多种不同的激光单脉冲能量，其他激光加工参数保持不变，用上述多种不同的能量分别对晶锭样件(8)内部的多个不同位置进行激光面扫描加工；同时利用声发射传感器(11)同步采集声发射信号并上传到计算机(14)进行处理分析，得到平均频率-幅值关联图和计数-持续时间关联图；

S6：激光加工完毕后对晶锭样件(8)进行裂片处理，得到每种激光单脉冲能量进行内部改质加工后对应的截面形貌；

S7：根据每种激光单脉冲能量对应的截面形貌进行裂纹分析；

S8：将每种激光单脉冲能量的裂纹分析情况分别与相对应的平均频率-幅值关联图、计数-持续时间关联图进行联合观察，得到截面形貌与特征参数图之间的关联；

S9：通过步骤S8中平均频率-幅值关联图、计数-持续时间关联图与截面形貌的关联及对应的剥离效果，用以对晶锭的激光剥离过程进行实时监测以及对内部加工结构进行预判。

3.根据权利要求2所述的一种激光剥离晶锭实时监测方法，其特征在于，步骤S5中，设置的三种不同的激光单脉冲能量分别为6.9μJ、11.6μJ和16.2μJ；

且三种不同的能量对晶锭样件(8)内部的不同位置进行三次激光面扫描加工的过程如下：

在上一个面结构加工完成之后距离加工区域移动0.3mm进行下一个面结构的加工。

4.根据权利要求3所述的一种激光剥离晶锭实时监测方法，其特征在于，步骤S7中，根据截面形貌进行裂纹分析的过程如下；

根据脉冲能量6.9μJ对应的第一截面形貌，观察到晶锭样件(8)仅在最上层爆点之间形成横向拓展裂纹，且裂纹搭接完整，这对于需要沿着横向裂纹上下的剥离是有益的；

根据脉冲能量11.6μJ对应的第二截面形貌，观察到晶锭样件(8)除了最上层爆点之间形成横向拓展裂纹之外，下方的爆点之间也存在横向裂纹，且横向爆点的裂纹搭接不完整；

根据脉冲能量16.2μJ对应的第三截面形貌，观察到晶锭样件(8)的截面形成了双层的横向裂纹；

由于第二、第三截面形貌的横向裂纹面不均匀，会造成剥离时的剥离力不均匀以及剥离后的剥离面平整度降低，所以对于激光剥离的效果是不利的。