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超光滑光學(xué)表面散射信號檢測技術(shù)研究

發(fā)布時間:2020-09-05 14:05
   由于超光滑光學(xué)元件自身用途的廣泛性及特殊性,一直以來對其表面的精度有著極高的要求,因此對超光滑光學(xué)元件表面的檢測技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重要的意義。本文研究設(shè)計(jì)了一款針對超光滑元件表面由缺陷引起的散射信號的檢測裝置,用于檢測超光滑元件表面質(zhì)量等相關(guān)信息。本文基于雙向反射分布函數(shù)及角分辨散射理論,利用微弱光信號檢測技術(shù),以提取微弱散射信號為目標(biāo),完成了微弱散射信號測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用He-Ne激光器作為入射光源,利用PMT光電倍增管采集散射信號,設(shè)計(jì)了信號處理電路,包括電流-電壓信號的轉(zhuǎn)換、電壓信號的放大及濾波、相敏檢波及數(shù)字信號電路處理等電路模塊,可對空間單點(diǎn)微弱散射信號檢測及處理。軟件部分主要采用累計(jì)平均算法,多次重復(fù)計(jì)算求取信號值平均值,濾出噪聲,提高信號的信噪比,并實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。最后對整個測試系統(tǒng)的硬件電路及分析軟件進(jìn)行了調(diào)試測試,并搭建測試系統(tǒng),進(jìn)行了散射信號的檢測實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等。本文所設(shè)計(jì)的檢測裝置可實(shí)現(xiàn)對n A級弱散射信號在低頻下的高精度、高信噪比檢測,測試結(jié)果顯示多角度下重復(fù)測試的標(biāo)準(zhǔn)差最大為0.0801V,信號幅值的波動范圍較小,因此該測量系統(tǒng)具有良好的檢測效果。
【學(xué)位單位】:西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:TH74
【部分圖文】:

射線散射


于使用的特殊型,因此對該元件的加工及表面缺陷引起的散射檢測等相多。早在上世紀(jì)七十年代,美國科學(xué)家 Nicodemus 等[7-8]人首次提出雙BRDF),并對材料表面產(chǎn)生的散射光及反射光之間的關(guān)系特性進(jìn)行了現(xiàn)光學(xué)元件表面雜散光的分析提供了巨大的貢獻(xiàn)。紀(jì) 80 年代,William Lee 等[9]人以限定視角的方法對 BRDF 模型中產(chǎn)生,Leo Davis 等[10]人再此基礎(chǔ)上推出了一款由光源、樣品臺、轉(zhuǎn)角系統(tǒng)統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組合而成的散射光分析儀,第一次將對雜散光的測的實(shí)踐意義。Wriston、Froechtenigt 等[11]將光學(xué)元件放入真空環(huán)境下,利用處在特殊對光學(xué)元件表面的粗超度進(jìn)行測量,實(shí)驗(yàn)顯示測量精度并不是很高,特殊,無法在工業(yè)檢測中實(shí)現(xiàn),處于探索階段;隨后 G.S.Lodha,V.E.a此基礎(chǔ)上改進(jìn)了 X 射線波段下的檢測裝置,通過對光學(xué)表面由 X 光引進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究,成功的實(shí)現(xiàn)了超光滑元件表面的定量分析。圖 1.1 為

激光散射儀


圖 1.2 激光散射儀 Drewe 啟發(fā),利用雙探測器以一定的探互相關(guān)法[16]。 Satoshi[17]和其他幾個人設(shè)計(jì)了一款針對地是利用 CCD 及光譜輻射測量計(jì)來進(jìn)行檢機(jī)及激光器,又設(shè)計(jì)出一種裝置簡單的測的降低了成本?萍嫉难该桶l(fā)展,Martin F、Xavier Colo反射區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案,降低反射率,成功夫瑯禾費(fèi)實(shí)驗(yàn)室研制出的諸如 ALBATR 等儀器,均為目前最先進(jìn)的測量儀器[19]。件的使用較晚,但隨著我國航空航天、載

分布圖,分布圖,折射率,探測器


(/)(,)(,)2WmdAdEiiiiiiφθφθ φ= rdL 、idE 均代表無窮小的量,在實(shí)際中,若想得到 BRDF 的無窮小的視場角,但現(xiàn)有的儀器無法滿足這一要求,因而利法得到 BRDF 分布。而且目前的探測器,其所對應(yīng)的視角都時,探測器得到的數(shù)值往往為某一空間立體角內(nèi) BRDF 的平示為[31]:(,;)(,;,;)(,;,;)θφλθφθφλθφθφλiiiriirrriirrELf ≈ 為任意大于零的數(shù)值,其值的大小與材料表面的粗糙度、入長等因素有關(guān)。圖 2.2 為在亞表面缺陷下,對某一結(jié)構(gòu)體的不布圖,其中選擇的光學(xué)元件折射率為 1.52,缺陷半徑為 3nm,折射率為 1.0。

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號:2813108

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