CN101806758A - 一种籽晶检测方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种籽晶检测方法及其装置，涉及水晶材料加工技术领域，籽晶检测方法，包括设备定角定位、调整籽晶规中、X射线检测三个步骤，相对应的检测装置包括X射线管箱体(1)、测试台(2)、探头(3)、指示仪表及机台内的高压发生器、控制器、稳压器、稳压电源，测量光路依次经过X射线管、水晶、探头(3)，本装置还包括有电子显微镜(4)及与其相连接的显示器(5)，测试台(2)水平放置，本发明采用定角定位检测，被测水晶水平放置，无需测算水晶几何表面与籽晶面的角度，并可通过电子显微镜(4)直接得到水晶籽晶与表面的距离值，为下一步打磨加工做好准备，相比与现有的单晶检测方法及其装置，操作更加简便快捷，测量精度高，节省人力物力，提高了晶体产品的质量及生产效率。

Description

一种籽晶检测方法及其装置
技术领域
本发明涉及晶体加工技术领域，具体为一种晶体籽晶的检测方法及其装置。
背景技术
目前，随着电子科技的快速发展，水晶广泛应用于电子行业，水晶结构特性直接影响到加工后电子产品的性能，水晶结构的检测在产业生产过程中成为必不可少的一个环节，测量设备均利用了水晶对X射线产生相干衍射的原理，来测量水晶材料的几何表面与内部晶面的角度，现有的国产手摇式设备及日本同类产品组成一般包括X射线管、竖向测试台、计数器、单片机、数显器、控制器等，检测方法一般是通过微旋转竖向测试台，使被测试水晶对X射线产生相干衍射，计数器接收衍射光线，通过光电转换，光信号被转换成电信号由微安表显示出衍射光线的强弱，根据竖向测试台的旋转偏角量来测算晶体几何表面与籽晶面的角度，根据角度值进行打磨，打磨后还需要再进行检测，合格后方可进入下道工序，操作过程过于繁琐，且被测水晶方向难以控制，容易产生误差，影响检测效率，且这个方法及其装置只能测算角度，被测水晶进一步加工需要的打磨量需要其他装置进行测算。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种操作简便快捷，检测精度高的采用定角定位方式的籽晶检测方法及其装置，且本方法可精确将水晶籽晶规中，一次性得出下道工序的磨削量。
为实现上述目的，本发明的所采用的技术方案为：
一种籽晶检测方法，包括设备定角定位、调整籽晶规中、X射线检测三个步骤：
设备定角定位：根据布拉格公式nλ＝2dsinθ确定X射线管、探头的角度，根据X射线管及探头中心线的交点初步确定水晶籽晶的位置，将标准水晶块放置在测试台上方夹具上，调整测试台高度，使水晶块到达估计高度，打开设备开关，调整测试台高度，当探头接收X射线衍射光线后，微安表显示，固定测试台高度，将电子显微镜镜头对准标准水晶块侧面，调整电子显微镜高度，使标准水晶块籽晶面与电子显微镜镜头中心水平刻度重合，X射线衍射位置确定，定角定位完成，关闭电源开关；
调整籽晶规中：将被测晶体放置在夹具上，通过电子显微镜显示屏观察，微调夹具底部校位螺栓，使被测晶体的籽晶面与镜头中心水平刻度线吻合，初步使被测水晶达到衍射位置；
X射线检测：打开电源开关，X射线管产生X射线，微调被测水晶底部的校位螺栓，直到微安表显示，则籽晶测试成功，旋转夹具侧面的夹紧螺栓，固定晶体与夹具。
经过上述步骤，放置在夹具内的晶体内籽晶面已经确定水平，不管晶体几何表面倾斜多少度，直接根据生产需求，以夹具为基准打磨一定磨削量即可。
对应上述检测方法的一种籽晶检测装置，包括固定在机台上的X射线管箱体、测试台、探头、指示仪表及机台内的高压发生器、控制器、稳压器、稳压电源，测量光路依次经过X射线管、水晶、探头，探头内设置有计数器，本装置还包括有电子显微镜及与其相连接的显示器，测试台水平放置，被测水晶放置在夹具内。
所述电子显微镜镜头横向对准被测试水晶的籽晶面的侧面。
电子显微镜镜头上设置有规中线及刻度，规中线为被测水晶籽晶面的校准线。
所述的夹具底部设置校位螺栓，用以微调整被测水晶的位置，夹具侧边设置有夹紧螺栓。
所述的测试台可上下微调，测试台中筒与滑动圈螺纹联接，滑动圈与台柱滑动连接，通过旋转滑动圈调整测试台高度。
测试台的台面可旋转。
X射线发射管口设置有圆筒，用以集束，防止X射线散射。
籽晶检测装置还包括工作台罩，工作台罩设置在工作台面上，将整个装置包围起来，仅留一个方向开口供操作人员操作，工作台罩上设置有照灯，照灯角度可以调整，用以加强显微镜视野，便于操作人员观察。
本发明的有益效果为：
1.籽晶检测方法及装置采用定角定位方式，角度及衍射发生位置均已经定位，操作者无需考虑所检测的角度，以及角度的计算，大大简化操作步骤，节省操作时间，节省人力物力，提高测量精度；
2.本检测装置配备电子显微镜，能够清楚的观察到光学水晶块、YO水晶块的籽晶与水晶块表面的位置和距离，便于水晶籽晶定位，且可精确的计算出下一步的加工量，籽晶面的规中，为水晶后续加工解决了难题，并一次完成磨削量，加工后的产品一次性合格率可达98％以上，显著的提高了产品质量及生产效率；
3.配备夹具，相比于竖向测试台夹具结构更加简单，且调整方便快捷，固定被测水晶后，可直接取下，应用于下一步打磨操作，无需更换其他固定器件，简化操作步骤，节省人力物力。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图；
图2为图1中夹具结构示意图。
具体实施方式
如附图中所示：一种籽晶检测方法，现以检测YO块水晶为例，整个过程包括设备定角定位、调整籽晶规中、X射线检测三个步骤：
设备定角定位：根据布拉格公式nλ＝2dsinθ，射线级数n、射线波长λ及水晶原子面间距d为定值，从而确定X射线管、探头的角度，根据X射线管及探头中心线的交点初步确定YO块水晶籽晶的位置，将标准的YO块水晶放置在测试台2上方夹具6上，调整测试台2高度，使水晶块到达估计高度，打开设备开关，调整测试台2高度，当探头3接收X射线衍射光线后，微安表11显示，固定测试台2高度，将电子显微镜4镜头对准标准YO块水晶块侧面，调整电子显微镜4高度，使标准YO块水晶籽晶面与电子显微镜4镜头中心水平刻度重合，X射线衍射位置确定，定角定位完成，关闭电源开关；
调整籽晶规中：将被测YO块水晶晶体放置在夹具6上，通过电子显微镜显示屏5观察，微调夹具6底部校位螺栓7，使被测晶体的籽晶面与镜头中心水平刻度线吻合，初步使被测水晶达到衍射位置；
X射线检测：打开电源开关，X射线管产生X射线，微调被测YO块水晶底部的校位螺栓7，直到微安表11显示，则籽晶测试成功，衍射后的X射线照射到探头3，经光电转换电路转换后，在微安表11上呈现电流强弱，此时，旋转夹具6侧面的夹紧螺栓8，固定晶体与夹具。
经过上述步骤，放置在夹具6内的YO块水晶晶体内籽晶面已经确定水平，不管晶体几何表面倾斜多少度，直接垂直夹具6磨平即可，同时，夹具6底端到晶体籽晶面的距离已经定位，下一步打磨操作可直接定量打磨到基准高度，无须再度测量。
对应上述检测方法的一种籽晶检测装置，包括固定在机台上的X射线管箱体11、测试台2、探头3、指示仪表及机台内的高压发生器、控制器、稳压器、稳压电源，测量光路依次经过X射线管、水晶、探头3，探头3内设置有计数器，本装置还包括有电子显微镜4及与其相连接的显示器5，测试台2水平放置，被测水晶放置在夹具6内。
所述电子显微镜4镜头横向对准被测试水晶的籽晶面的侧面。
所述的X射线管的狭缝为4’。
电子显微镜4镜头上设置有规中线及刻度，规中线为被测水晶籽晶面的校准线。
所述的夹具6底部设置校位螺栓7，用以微调整被测水晶的位置，夹具6侧边设置有夹紧螺栓8。
水晶测试台2可上下微调，测试台2中筒与滑动圈螺纹联接，滑动圈与台柱滑动连接，通过旋转滑动圈调整测试台高度。
测试台2的台面可水平旋转，便于操作员调校被测水晶底部的校位螺栓。
X射线发射管口设置有圆筒9，用以集束，防止X射线散射。
籽晶检测装置还包括工作台罩12，工作台罩12设置在工作台面上，将整个装置包围起来，探头3及电子显微镜4被罩在里面，仅留视野口，工作台罩12上设置有照灯10，用以加强显微镜视野，便于操作人员观察，。
本检测方法及其装置将布拉格公式测量与电子显微镜观察结合到一起，测试一次成功率达99％，大大节省了操作时间，且节省人力物力，极具推广价值。

Claims (9)

1.一种籽晶检测方法，其特征在于：包括设备定角定位、调整籽晶规中、X射线检测三个步骤：
设备定角定位：根据布拉格公式nλ＝2dsinθ确定X射线管、探头的角度，将标准水晶块放置在测试台上方夹具内，打开设备开关，调整测试台高度，当探头接收X射线衍射光线后，微安表显示，固定测试台高度，将电子显微镜镜头对准标准水晶块侧面，调整电子显微镜高度，使标准水晶块籽晶面与镜头中心水平刻度重合，X射线衍射位置确定；
调整籽晶规中：将被测晶体放置在夹具上，通过电子显微镜显示屏观察，微调夹具底部校位螺栓，使被测晶体的籽晶面与镜头中心水平刻度线吻合；
X射线检测：打开开关，X射线管产生X射线，微调被测水晶底部的校位螺栓，直到微安表显示，则籽晶测试成功，旋转夹具侧面的夹紧螺栓，固定晶体与夹具。
2.一种籽晶检测装置，包括固定在机台上的X射线管箱体(1)、测试台(2)、探头(3)、指示仪表及机台内的高压发生器、控制器、稳压器、稳压电源，测量光路依次经过X射线管、水晶、探头(3)，探头内设置有计数器，其特征在于：还包括有电子显微镜(4)及与其相连接的显示器(5)，测试台(2)水平放置，被测水晶放置在夹具(6)内。
3.根据权利要求2所述的籽晶检测装置，其特征在于：所述电子显微镜(4)镜头横向对准被测试水晶的籽晶面的侧面。
4.根据权利要求3或4所述的籽晶检测装置，其特征在于：电子显微镜(4)镜头上设置有规中线及刻度。
5.根据权利要求2所述的籽晶检测装置，其特征在于：所述的夹具(6)底部设置校位螺栓(7)，侧边设置有夹紧螺栓(8)。
6.根据权利要求2所述的籽晶检测装置，其特征在于：所述的测试台(2)可上下微调。
7.根据权利要求2或6所述的籽晶检测装置，其特征在于：测试台(2)台面可旋转。
8.根据权利要求2所述的籽晶检测装置，其特征在于：X射线发射管口设置有圆筒(9)。
9.根据权利要求2所述的籽晶检测装置，其特征在于：还包括工作台罩(12)，工作台罩(12)内设置有照灯(10)。
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