[发明专利]大口径抛光工件激光损伤阈值的非破坏性评价方法

摘要

本发明涉及一种大口径抛光工件激光损伤阈值的非破坏性评价方法，通过表面疵病检测装置对工件表面划痕及微裂纹等机械缺陷进行采样，利用计算机对采样图片进行图像预处理、缺陷识别与位置标记，依托超景深显微镜完成对机械缺陷的准确识别与提取，实现大口径工件的全局性评价，结合有限时域差分方法及激光损伤阈值评价公式，获得大口径抛光工件表面的激光损伤阈值，原理可靠、实现过程简单，并有效减少传统激光损伤测试过程中对工件的消耗。本发明方法适用于高能量/高功率激光聚变装置中使用的各类大口径抛光工件。

主权项

1.一种大口径抛光工件激光损伤阈值的非破坏性评价方法，其特征在于，具体包括如下步骤：/n1)对抛光后的大口径工件进行化学刻蚀处理，以溶解工件表面以下1μm深度内近表面缺陷层内的各类金属杂质，并对工件进行清洗、烘干处理；/n2)将处理后干燥的工件固定在二维移动平台正上方，并置于表面疵病检测装置检测范围内，用LED光源辐照工件表面以实现暗场照明，从工件左上角最边缘起始位置开始采集工件局部表面形貌图片，单幅图片采样尺寸为20mm×20mm，表面疵病检测装置将采集图片导入计算机控制系统进行图像分析与处理；二维移动平台在计算机控制系统控制下驱动工件完成光栅路径移动以确保相邻采样图片重叠率10％-15％，并逐渐完成工件全局的表面疵病检测；在每一次图片采样结束后，利用计算机对含有划痕及微裂纹机械缺陷的图片进行图像预处理、缺陷识别与位置标记；/n3)用LED光源辐照工件表面以实现暗场照明，二维移动平台在计算机控制系统控制下驱动工件实现二维移动，使得超景深显微镜依次对步骤2)标记位置进行机械缺陷的量化评价，由此确定工件表面机械缺陷最严重的位置及尺度，即工件表面划痕宽度最宽、深度最深及划痕边沿微裂纹延伸长度最长的三处位置及其相应尺寸；/n量化评价包括依托超景深显微镜的三维逐层扫描分析实现划痕截面形状及宽度、深度的评价；依托超景深显微镜的二维平面观测与分析完成对划痕边沿微裂纹延伸长度L的评价；/n4)将步骤3)所得三处位置相应划痕的截面形状及宽、深尺寸导入计算机控制系统以建立划痕截面的二维模型；基于有限时域差分方法，结合麦克斯韦电磁场理论与菲涅耳方程，通过计算机内置分析软件求解抛光工件表面三处划痕缺陷对入射激光光场的增强系数LIF；/n5)基于工件激光损伤阈值评价模型，结合步骤4)计算得出的三处划痕缺陷对入射激光光场的增强系数LIF及超景深显微镜测得的三处划痕边沿微裂纹延伸长度L，获得机械缺陷最严重的三处位置对应的激光损伤阈值LIDT，并将三者中的激光损伤阈值最低值定义为限制大口径抛光工件激光损伤性能的下限值，且将该损伤阈值对应的位置确定为抛光工件加工及后处理过程中需要重点优化的位置。/n