CN104321633B - 用于测量基片中间隔区域的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测量基片中间隔区域的系统。该用于测量至少一个基片(6)的第一部分(4)和第二部分(5)之间的间隔区域C扩展的所述系统(2)包括：用于发射至少两个入射光束Fi的模块(10)，每个入射光束在基片(6)上照亮间隔点，所述至少两个入射光束Fi能够穿过第一部分(4)和间隔区域C以及遇到第二部分，这样每个入射光束产生至少一个源自第一部分(4)和间隔区域C之间界面的第一出射光束Fe，以及至少一个源自间隔区域C和第二部分(5)之间界面的第二出射光束Fe；用于检测产生自第一和第二出射光束Fe之间干涉的光强的检测模块(8)；以及用于确定间隔区域C扩展状况的计算机(11)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量至少一个基片的第一部分和第二部分之间的间隔区域扩展的系统。此外本发明涉及一种适用于扩展所述间隔区域的装置。最后，本发明涉及一种测量所述间隔区域扩展的方法。
背景技术
某些工业生产过程是基于易碎材料基片的破裂，例如：
-智能切割TM过程，允许通过材料的破裂分离基片的薄膜，所述破裂是由基片中的气态离子物种引导的，
-用于分离盎格鲁-撒克逊(Anglo-Saxon)术语中也称为‘晶片’的材料晶片上不同部分的裂开过程。
破裂速度以及更普遍的破裂动力学的控制是必要的，因为通常破裂的表面，也就是说破裂材料表面的粗糙度是受破裂前锋扩展的动态方面影响的。
此外，为了例如能够预知或者利用破裂路径，控制破裂穿过材料扩展的方式也许是有用的。
破裂的观测可以通过破裂计量表实现。这些计量表包括位于提供的破裂路径上的小电线网络，在破裂前锋的通道期间与材料同时破裂。但是所述网络被结合到要破裂的基片的侧面，以使得打开的速度仅在基片的该相同侧进行测量。该技术因此仅提供关于局部速度的信息。此外，所述网络到基片上的结合可以导致破裂波扩展的干扰。
高速摄影方法也允许观测来自基片侧面的裂纹前缘的扩展。所述方法在相对柔软且透明的材料的破裂期间是有效的。为了获得关于在裂纹前缘附近的应力场的信息，弹光效应也可以和高速摄影结合到一起。然而，当厘米级基片的破裂以几个km/s的速度移动时，例如对于在硅中的破裂从1km/s到4km/s，有必要使用在每秒一百万图像范围之内的频率。该频率是极难获得的，并且非常昂贵。此外，仅仅在可见光下透明的材料可以用于破裂的整个平面的描述。
还存在有破裂基片表面的破裂相的刻面的观测方法，但是这些方法限制研究破裂通路之后的破裂路径和速度。
同样地，对于某些工业生产过程，研究材料的两个表面相互靠近的方式也可以是令人感兴趣的。相对慢的结合波的观测通常通过使用摄像机进行，其速度例如是在几个mm/s和几个cm/s之间。但是对于一些结合，特别是真空直接结合，所述结合波传导得非常快，例如，以几个km/s范围的速度。然而，当前可用并且廉价的方法不允许在所述范围的速度内描述结合波。
发明内容
本发明的一个目的是克服一个或者更多的所述缺点。为此，根据第一个方面，本发明涉及一种测量至少一个基片的第一部分和第二部分之间的间隔区域C扩展的测量系统，所述测量系统包括：
-用于发射至少两个均照亮基片区域的空间分开的入射光束Fi的发射模块，所述发射模块被设置以使得至少两个入射光束Fi能够穿过第一部分、间隔区域C并且遇到第二部分，这样每个入射光束产生源自第一部分和间隔区域C之间界面的至少第一出射光束Fe，和源自间隔区域C和第二部分之间界面的至少第二出射光束Fe，
-用于检测发光强度的检测模块，该检测模块被设置以便在第一和第二出射光束Fe之间的干涉给定点上检测产生的发光强度的值，
-计算机，其被设置为根据由检测模块检测的发光强度的时间变化来确定代表间隔区域C扩展情况的至少一个参数，
本申请中，‘第一部分和第二部分之间的间隔区域C’的表达，意味着所述区域在这两个部分之间延伸并且可以呈现由第一部分和第二部分的表面之间的接触点形成的两面角的形状。
本申请中以及在第一部分和第二部分结合的范围内，‘间隔区域的扩展’意味着由于两个部分的表面的接近，在结合扩展之前的间隔区域的移位。
本发明中以及破裂的范围内，‘间隔区域的扩展’的表达，意味着由于基片两部分之间的表面的距离，破裂前锋通路之后的间隔区域C的扩展。
‘光束可以遇到(rencontrer)第二部分’的表达意味着‘可以照亮第二部分的光束’光束被第二部分反射或者部分地通过第二部分透射。
该装置容易设置、便宜并且允许测量非常高的间隔区域C的扩展速度，当观测由脆性材料和高刚度的材料例如硅和陶瓷制成的部分时是特别有用的。此外，由于允许测量两个部分之间的非常低的间隔区域C的厚度，所述装置是高度灵敏的，例如在几个波长部分的范围内。测量系统因此可以检测破裂或者结合发生的精确时刻。此外，所述装置是非常精确的因为它允许通过干涉测量来确定两个部分之间的间隔或者近似轮廓。它也允许实行非接触测量，而不改变待研究的基片。
‘至少两个空间分开的光束’的表达意味着光束的路径不一致以使得它们各自照亮基片表面的局部区域。被照亮的区域是不同的并且因此可以在基片整个表面上处于不同的位置。
优选地，检测模块和计算机被配置以确定第一部分和第二部分之间的间隔区域C的扩展速度。所述测量系统因此能够测量在基片的第一部分和第二部分之间的结合扩展之前的或者在基片的第一部分和第二部分之间的破裂前锋之后非常高的间隔区域C的扩展速度(例如在几个km/s的范围内)。
根据具体的实施例，至少两个入射光束当处于不同的面时每个照亮基片的区域。非共面光束的这种设置允许检测该发生的事件并且允许测量在基片的整个表面上分布的不同点之间的间隔区域C的扩展速度。
有利地，至少两个入射光束被设置以便共面从而允许测量在光束平面方向上的间隔区域C的扩展。
所述设置有利于确定在第一部分和第二部分之间的破裂期间第一部分和第二部分之间的间隔轮廓或者在第一部分和第二部分的结合期间的近似轮廓。因此能够在破裂或者结合期间确定施加在基片部分上的应力的强度和变化，并且能够研究和确定发挥作用的机制。
根据本发明的具体实施例，发射模块包括至少两个适用于发射光束的光源。因此能够通过光源的简单位移很容易地改变入射光束之间或者它们的方向之间的距离。这也允许根据待观测的基片的尺寸方便增添或者移除光源。
优选地，所述发射模块包括光源和至少一个耦合器，所述光源和至少一个耦合器被设置以使得所述至少一个耦合器能够将光源发出的光分离为至少两个光束。
有利地，所述发射模块包括至少两个单模光纤和至少两个准直仪，所述光纤适用于将由至少一个耦合器产生的光束分别引导到准直仪，所述准直仪适用于产生至少两个入射光束。因此，在没有信号传播至允许发射一束平行光线的准直仪的情形下，入射光束被引导。该设置允许将光源从测量区域移开。
根据可能的实施例，光源是单色的，并且特别地包括激光器，例如适用于硅基片情况的红外激光管。
有利的，所述发射模块设置为产生至少两个入射光束Fi，它们是单色的、相关的和强烈的以使得检测的光强大于检测测量的噪音。典型地，光束的发光能力大于0.1mW并且有利地大于0.5，甚至1mW。
优选地，至少一个入射光束被选择以使得其发光强度的至少10％可以透射第一部分以便保持足够的发光强度来较好地观测当光束穿过间隔区域C时反射和/或者透射的变化。
根据具体实施例，所述发射模块和检测模块被设置在所述至少一个基片的同侧上以便当测量系统在反射模式下运行时，特别地当入射光束被第二部分反射时检测出射光束。
有利地，所述至少一个入射光束也被选择以使得其发光强度的至少10％可以通过所述至少一个入射光束遇到的第二部分透射，从而所述发射模块和检测模块被设置在所述至少一个基片的两侧上。因此当所述装置发射运行时能够检测出射光束。此外，由于所述配置，多数基片可以以平行的方式设置并且从而它们的主表面垂直于入射光束的方向。所述光束因此可以穿过所有的基片。因此能够以单一测量步骤测量基片中间隔区域的扩展。
典型地，所述至少一个入射光束的波长被选择以使得其发光强度的至少10％的可以通过第二部分和/或者第一部分透射。
优选地，所述检测模块包括至少一个发光强度接收器和至少一个光电探测器以便在第一光束和第二光束之间干涉的给定点处将产生的发光强度的接收值转换为电信号。
根据一个可能性，测量系统包括电信号采集与记录装置，例如取样器，例如数字示波器或者模电数字转换器卡，从而它可以存储信息，该信息尤其作为基础用于通过计算机来计算间隔区域C的扩展速度。
典型地，所述计算机包括处理器。
根据一个可能性，电信号采集与记录装置被集成到计算机上。
根据第二方面，本发明涉及适用于扩展至少一个基片的第一部分和第二部分之间的间隔区域C的装置，所述装置包括测量台，例如炉子、牵引机或者机械试验机，装配有适用于感应第一部分和第二部分之间破裂或者结合的装置，以及如前所述的用于测量间隔区域C扩展的测量系统。所述装置允许在测量台上原地测量代表间隔区域C扩展状况的参数，在测量台上允许两部分之间破裂或者结合。这些参数例如是破裂或者结合发生的检测、破裂前锋或者结合前锋的速度，以及两个部分之间的间隔或者近似轮廓。所述间隔轮廓在破裂的情况下呈现逐渐增大的值，而在结合期间呈现逐渐变小的值，直到变为零。一旦信息被处理，所述信息允许确定在破裂或者结合期间介入的现象，例如材料受到的应力以及破裂或者结合的机理。
根据一个可能性，为了能够引起真空结合和/或者破裂，所述测量台是封闭式外壳，尤其是密封炉子。
根据第三方面，本发明涉及一种用于测量至少一个基片的第一部分和第二部分之间的间隔区域C扩展的方法，所述方法包括下面的步骤：
-发射至少两个空间分开的入射光束，每个入射光束照亮所述基片的区域，以使得每个入射光束产生源自第一部分和间隔区域C之间界面的至少第一出射光束，以及产生源自间隔区域C和第二部分之间的界面的至少一个第二出射光束，
-在第一检测位置在第一出射光束和第二出射光束之间的干涉给定点上检测产生的发光强度的值，
-在第二检测位置在第一出射光束和第二出射光束之间的干涉给定点上检测产生的发光强度的值，
-测量在第一检测位置上间隔区域C出现的第一检测时刻和在第二检测位置上间隔区域C出现的第二检测时刻之间的时间差，并且
-根据第一检测时刻和第二检测时刻之间的时间差和第一检测位置和第二检测位置之间的距离，确定所述至少一个基片的第一部分和第二部分之间的间隔区域C的扩展速度。
所述方法因此允许原地轻易地观测破裂或者结合期间基片的两个部分之间的间隔区域C非常快速的扩展。使用基片出射光束的光信号能够获得非常清晰且准确的测量。
有利地，第一部分和第二部分表面两侧均被打磨以便限制光束的漫射。
优选地，所述方法包括包含选择至少一个入射光束的步骤，以使得至少10％的入射光束的发光强度可以通过第一遍历部分透射。
根据一个可能性，所述方法进一步包括包含通过发光强度的时间变化检测基片中间隔区域C出现的步骤。间隔区域C出现的检测在光波长的几个部分的规模上执行，它允许测量非常低的打开厚度。
如果已知结合或者破裂的开始位置和时刻的话，所述方法也允许根据结合或者破裂开始的位置和检测点之间的距离以及破裂或者结合的开始时刻和检测的开始时刻之间的时间，确定间隔区域C扩展的速度。
有利地，所述方法进一步包括包含确定检测模块检测的发光强度的至少两个连续最大值之间经过的时间的步骤，以便确定第一部分和第二部分之间的间隔区域C扩展的速度。所述确定是非常精确的因为它使用了干涉测量。两个部分之间的间隔或者近似轮廓在由有关的光电探测器的位置确定的位置处获得。对于使用的光电探测器的每个位置，可以获得轮廓。因此如果使用不同的系统，则可以确定结合或者破裂的动态轮廓。
根据本发明的具体实施例，所述方法包括下面的步骤：
-使几个基片透射发射光束Fi至少10％的发光强度，并且发射至少一个入射光束以使得它穿过每个第一部分、每个第二部分和每个间隔区域C。
通过这种方式，能够以单个数据采集步骤的方式检测多个基片的第一部分和第二部分之间的间隔区域C的出现、间隔区域C扩展的速度和间隔轮廓。
附图说明
本发明的其他方面、目的和优点将通过阅读下面通过非限制性例子给出的和参照附图说明的不同实施例的描述变得更清晰。附图不一定代表展示的所有元件的比例以便提高其可读性。虚线代表由脆化平面定界的基片的第一部分和第二部分。下面的描述，为了简化起见、不同实施例中的相同、相似或者等价元件采用相同的附图标记。
-图1是根据本发明实施例的测量系统的示意图。
-图2是根据本发明实施例、由不同光电探测器获得的电子信号的示意图。
-图3是根据本发明实施例、在反射模式下运行的一部分测量系统的示意图。
-图4是根据本发明实施例、在多个基片上执行测量的测量系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了适用于扩展间隔区域C的装置1，包括测量台3和用于测量间隔区域C扩展的测量系统2，该测量台3装备有特别适用于感应基片6的第一部分4和第二部分5之间破裂的装置，例如在硅中。测量台3例如可以是破裂的外壳(enceinte)，例如炉子。
测量系统2包括用于发射四个入射光束Fi的发射模块10，所述入射光束适用于穿过形成放置在外壳3中的基片6的第二部分5和/或者第一部分4。测量系统2也包括包含用于接收和检测出射光束Fe的接收器7的检测模块8。检测模块8也包括将通过接收器7接收的光信号转换为电流的二极管15。测量系统2最后包括信号采集与记录装置9以及适用于确定基片6的第一部分4和第二部分5之间的间隔区域C扩展的动态参数的计算机11。
注意的是如图1所示的测量系统2用于透射模式下的运行，也就是说发射模块10和检测模块8相互面对放置在基片6的两侧。该传输操作仅当基片6的两个部分4、5对光束足够透明时，即它们透视光束Fi的至少10％的发光强度时适用。
发射模块10是由能够发射单色、相干和强烈的光束的光源12构成的，例如红外激光管。发生器(未示出)允许驱动硅透明红外激光管12。
从而，发射模块10在光束经过的光学路径的方向上相继包括耦合器13和激光二极管12，该耦合器将激光二极管12发射的光分为四个单色光束。四个单模光导纤维将所述光束分别传送到四个准直仪14上，所述四个准直仪14放置在允许破裂的外壳13中。准直仪14产生的入射光束Fi是平行的且共面的。入射光束Fi也可以不共面。它们可以朝向分布在基片6整个主表面上的不同点发射。
适用于破裂(未示出)的操纵室(nacelle)配置在外壳3内以在其中插入基片6，以使得四个入射光束Fi可以穿过透明基片6的两个部分4、5以及脆化平面。包括四个接收器7和四个光电探测器15的检测模块8与准直仪14对称地放置以便接受基片6的出射光束Fe。在所述例子中，四个光导纤维，例如单模或者多模光导纤维，用于将光信号传送到外壳3的外部，直到四个光电探测器15，例如光电二极管。
光电探测器15适用于通过电缆将四个接收器7接收的四个出射光束Fe的发光强度的值转换为电信号以便将它们发送到采集与记录装置9，例如数字示波器。连接电缆允许传送记录来供例如处理器的计算机11处理的信息。在可选实施例中，未示出，采集与记录装置9被集成到计算机11中。
在未示出的实施例中，构成发射模块10和检测模块8的所有元件都放置在外壳3内。
测量系统2运行的第一个例子现在用于描述测量由硅的两个部分4、5构成的基片6的破裂。所述两个部分4、5是由事先通过基片6中的离子种类的植入获得的脆化平面进行定界的并且在脆化平面等级上破裂可以例如通过热处理引起，可能地通过机械作用如叶片的插入来协助。脆化的其他起源可以用于获得这种基片6中的分裂。
激光二极管12的发射波长被选为大于1100nm，并且例如等于1310nm以便穿过硅的两部分4、5。实际上，硅在这些波长上是透明材料。它可以透射这种波长的光束的超过10％的发光强度。在所述例子中，激光二极管12的功率是5mW，这允许产生四个1.25mW的光束。
当基片6位于壳体3的操纵室内时，入射光束Fi穿过基片6。接收的出射光束Fe呈现恒定的发光强度作为时间函数。
然后将热处理应用到外壳3中以便引起脆化平面处基片6的破裂。例如由脆化平面上的叶片(未示出)形成的机械应力可以完成应用到基片6上的热预算的效果并且可以完成破裂的开始。在该时刻当破裂开始时，间隔区域C(或者空气角落)出现在以间隔开的两个部分4、5之间，如图1中通过放大所示。一旦开始，破裂前锋然后沿着脆化平面非常快速地移动。
光程在图1中以简化的方式进行说明。发射的光束Fi在所述空气角落处被分离。入射光束的第一部分直接透射第一部分4、空气角落C和第二部分5，从而形成第一出射光束Fe。由于间隔区域C的出现，第二发射的光束部分Fi在空气角落C和第二部分5之间的界面处被反射，所述光束再次在第一部分4和空气角落C之间的界面处部分被反射，形成与第一出射光束Fe非常接近的第二出射光束Fe。所述第一和第二光束Fe相互干涉并且由于干涉产生的发光强度的值被接收器7接收。第一和第二光束Fe之间光程上的差别作为第一近似值与两个部分4、5之间的距离的两倍，即间隔区域C厚度的两倍相对应。因此，当破裂前锋或者间隔区域C穿过第一入射光束Fi，它引起由检测模块8接收的干涉信息。该变化导致在相应的光电探测器15接收的发光强度的变化，所述变化变为正弦的以及成为干涉信号的特性。所述变化允许识别间隔区域C出现的时刻并且因此识别有关的光电探测器15处的破裂。发光强度的变化被转换为电信号，该电信号记录在示波器9上并且被传送到处理器11。
在两个部分4、5之间的破裂前锋的发展下，空气角落C相继穿过第二入射光束Fi和第三以及第四入射光束Fi以使得发光强度的变化能相继被第二、第三和第四对应光电探测器15检测到。为了更好地理解该现象，发光强度的这些变化被转换为电流强度的变化，所述电流强度的变化能够在示波器9的屏幕上观测到。
图2示出了展示了已经由每个光电探测器15传送的电信号的示波器屏幕，电信号作为时间的函数。屏幕最上方部分代表的电信号F1与电流强度的变化相对应，并且因此与由第一光电探测器15检测的发光强度的变化相对应。在-10和0微秒的时间T值之间，电流强度是恒定的因为在植入的脆弱区域上没有间隔区域C(或者空气角落)。当T是0微秒时，电流强度垂直下降意味着空气角落C已经穿过第一光束。强度的变化允许通过第一光电探测器15在第一检测位置上检测空气角落C的出现。
下面代表的电信号与第二出射光束Fe发光强度的变化相对应。在10微秒时间之前，强度是恒定，然后在10微秒上的强度垂直下降。这表示空气角落C已经穿过第二入射光束Fi并且在第二检测位置已经被第二光电探测器15检测到。同样地，空气角落C的出现在第三检测位置到21微秒(电信号F3)被第三光电探测器15检测，然后在第四检测位置到33微秒(电信号F4)被第四光电探测器15检测。因此检测系统2允许原地检测不同检测位置上破裂前锋出现的时刻。
从这些信息中，处理器11可以测量第一位置处空气角落C出现的第一检测时刻和第二检测位置处空气角落C出现的第二检测时刻之间的时间差Δt。知道了两个检测位置之间的距离，即基片6上信号穿透基片6的点的距离或者基片6上两个相应入射光束Fi或者出射光束Fe之间的距离，处理器11可以计算空气角落C扩展的速度以及整个基片6上或者基片6的不同点上破裂前锋的速度。在上述例子中，破裂前锋扩展的速度在1.5km/s的范围内。
此外，处理器11也可以确定每个电信号的两个连续最大值Δm之间经过的时间。已知两个最大值Δm之间，两个部分4、5之间获得的间隔已经通过入射光束Fi的一半波长形成，处理器11可以计算所述部分4、5的间隔速度，并且这是对于每个检测位置而言。
同样地，能够确定间隔轮廓的动力学特性。实际上，如果将间隔区域C看作是两面角，其顶点与第一部分4和第二部分5表面之间的接触点相对应，振动强度越大，两面角打开的越多(基片上的角度越大)。因此，可以看出当空气角落出现时，两面角逐渐打开，然后注意到与具有越来越低的振幅的振动相对应的“尖端”：间隔以后的两个部分4、5，由于外部压力变紧。从而振动的振幅再次增大。
因此，测量系统2允许确定代表间隔区域C扩展状况的几个参数。该测量系统2确实允许检测破裂在破裂的外壳3中原地开始的时刻，破裂前锋发展的速度和基片6的所述部分4、5的间隔轮廓。根据这些信息，能够确定在破裂期间施加到所述部分4、5上应力的强度和变化，并且也能够研究和确定破裂机制。
被观测的基片6的所述部分4、5例如可以由半导体材料如硅、陶瓷或者玻璃制成。两个部分4、5的材料根据所需目的可以是相同的或者不同的。特别地当在智能切割TM过程期间分离薄膜时为了获得加强效果，第一或者第二部分4、5也可以是由结合到一起的两种材料制成。作为加固物的材料在使用的波长上可以是透明的以使得测量系统2可以在透射模式下运行。
当所述材料不是透明的时，该材料优选地用于基片6的第二部分5，第二部分在第一部分4之后接收光束。测量系统因此适用于在反射模式下运行。图3示出了简化且放大的光路。
反射模式下测量系统2运行的第二个例子中，光束的发射模块10与检测模块8被放置在基片6的同一侧。测量系统2观测基片6的破裂，基片的第一部分4在使用的波长上是透明的，而基片的第二部分5反射入射光束Fi。
在这种情况下，一部分入射光束Fi在空气角落C和第一部分4之间的界面上被反射以便形成出射光束Fe。另一部分入射光束Fi在空气角落C和第二部分5之间的界面上被反射，形成第二出射光束Fe。因此产生的第一和第二出射光束Fe发生干涉并生成干涉条纹，该干涉条纹由检测模块8检测。第一光束和第二光束Fe之间光路上的差值作为第一近似值，与两个部分4、5之间距离的两倍，即间隔区域C厚度的两倍相对应。
图3的测量系统2的其他元件可以类似上述描述的那些元件。以与第一个例子同样的方式，由检测模块8测量的光信号在破裂出现之前是恒定的。间隔区域C一旦出现，所述信号开始震荡。在通过破裂前锋之后，计算机11可以确定破裂出现的时刻。当多个光束Fi被发射时(未示出)，也能够测量破裂前锋的速度和所述部分4、5的间隔轮廓以便以与所描述的第一个例子相同的方式确定破裂机制。
图4示出了根据第三个例子在没有放大不同光束路径情况下的部分测量系统2。所述装置在透射模式下运行，以单一测量步骤测量几个基片6的间隔区域C的扩展。特别示出了四个入射光束Fi的相应发射模块10和相对的检测模块8。图4中未示出的测量系统的其他部件可以与图1示出的那些相同。
所述第三个例子展示了多个第一部分4和多个第二部分5之间的结合以便形成多个基片6。两个第一部分4和两个第二部分5在装配有适用于引起两部分之间结合的装置的外壳3的操纵室内分别成对地相接触。两个部分4、5是由硅制成的，以使得可以使用具有1310nm发射波长的红外激光管12，从而测量系统2可以在透射模式下运行。
在运行中，由发射模块10发射的每个光束Fi因此穿过第一基片6的第一和第二透明部分4、5然后穿过第二基片6的第一和第二透明部分4、5。所有基片6的每个出射光束Fe然后由检测单元8的光电探测器15接收，光电探测器将出射光束转换为供计算机11处理的电信号。同样地在破裂中，光信号的强度根据每个部分4、5之间的空气角落存在与否和它的扩展与否变化。然后采用适当的计算能够原地确定结合前锋出现的时刻、在干涉测量的结合波的发展期间结合扩展的速度和基片6各部分的间隔轮廓(或者近似值)。这里理解的是间隔轮廓是在两个部分4、5之间的间隔区域上测量的，它随着结合前锋的发展减小。
所述测量系统2因此允许在多个基片6的两个部分4、5结合期间以单一测量步骤测量间隔区域C扩展状况的参数。因此能够确定结合的动力学特性。
为了以单一测量步骤确定多个基片6破裂的参数，也可以继续进行相同的操作。
此外，测量系统2的发射模块10可以发射大量光束Fi以便能够使测量适应待观测的基片6的尺寸。同样地，分析模型可以根据基片6材料的性质修改。
因此，本发明提出一种测量系统2、一种包括测量系统2、适用于扩展间隔区域C的装置1，以及一种允许原地测量非常高的扩展速度下的破裂或者结合现象的测量方法。不管观测现象的速度，光束的使用允许维持非常高的测量准确性和敏感性。此外，光源12的性质可以根据待观测的材料的性质调节并且能够以单一数据采集步骤获得多个基片6的测量。
当然本发明没有限制于上述举例描述的实施例而是包括所述手段的所有技术等价方案和替代方案以及它们的结合。
Claims (21)
1.一种用于测量至少一个基片(6)的第一部分(4)和第二部分(5)之间的间隔区域扩展的测量系统(2)，所述测量系统(2)包括：
-发射模块(10)，其用于发射照亮基片(6)区域的至少两个空间分开的入射光束(Fi)，所述发射模块(10)被设置以使得至少两个入射光束(Fi)能够穿过第一部分(4)、间隔区域(C)并且遇到第二部分(5)，这样每个入射光束产生至少一个源自第一部分(4)和间隔区域(C)之间界面的第一出射光束，和至少源自间隔区域(C)和第二部分(5)之间界面的第二出射光束(Fe)，
-用于检测发光强度的检测模块(8)，该检测模块被设置以便在第一出射光束和第二出射光束(Fe)之间的干涉给定点处检测产生的发光强度的值，
-计算机(11)，其被设置为根据由检测模块(8)检测的发光强度的时间变化来确定代表间隔区域(C)扩展情况的至少一个参数。
2.根据权利要求1所述的测量系统(2)，其特征在于，检测模块(8)和计算机(11)配置为确定第一部分(4)和第二部分(5)之间间隔区域(C)的扩展速度。
3.根据权利要求1或2所述的测量系统(2)，其特征在于，至少两个入射光束被设置为共面，以允许测量光束平面方向上间隔区域(C)的扩展。
4.根据权利要求1或2所述的测量系统(2)，其特征在于，发射模块(10)包括光源(12)和至少一个耦合器(13)，所述光源(12)和至少一个耦合器(13)被设置以使得所述的至少一个耦合器(13)能够将光源(12)发出的光分离为至少两个光束。
5.根据权利要求4所述的测量系统(2)，其特征在于，所述发射模块(10)包括至少两个单模光纤和至少两个准直仪(14)，所述光纤适于将至少一个耦合器(13)产生的光束分别引导到准直仪(14)，所述准直仪(14)适于产生至少两个入射光束(Fi)。
6.根据权利要求4所述的测量系统(2)，其特征在于，光源(12)是单色的。
7.根据权利要求6所述的测量系统(2)，其特征在于，所述光源(12)包括激光器。
8.根据权利要求7所述的测量系统(2)，其特征在于，所述激光器为红外激光管。
9.根据权利要求1或2所述的测量系统(2)，其特征在于，所述发射模块(10)被设置来产生至少两个入射光束(Fi)，所述入射光束(Fi)是单色的、相关的且强烈的以使得检测到的发光强度大于检测测量的噪音。
10.根据权利要求1或2所述的测量系统(2)，其特征在于，至少一个入射光束(Fi)被选择以使得其发光强度的至少10％能够透射第一部分(4)。
11.根据权利要求10所述的测量系统(2)，其特征在于，发射模块(10)和检测模块(8)被设置在所述至少一个基片(6)的相同侧。
12.根据权利要求10所述的测量系统(2)，其特征在于，所述至少一个入射光束(Fi)也被选择以使得其发光强度的至少10％能够通过所述至少一个入射光束(Fi)遇到的第二部分(5)透射，并且所述发射模块(10)和检测模块(8)被设置在所述至少一个基片(6)的两侧上。
13.根据权利要求1或2所述的测量系统(2)，其特征在于，所述检测模块(8)包括至少一个发光强度接收器(7)和至少一个光电探测器(15)，以便在第一出射光束和第二出射光束(Fe)之间的干涉给定点处将产生的发光强度的接收值转换为电信号。
14.根据权利要求13所述的测量系统(2)，其特征在于，它包括电信号采集与记录装置。
15.根据权利要求14所述的测量系统(2)，其特征在于，所述电信号采集与记录装置是取样器(9)。
16.根据权利要求15所述的测量系统(2)，其特征在于，所述取样器(9)是数字示波器或者模电数字转换器卡。
17.一种适用于扩展至少一个基片(6)的第一部分(4)和第二部分(5)之间的间隔区域(C)的装置(1)，其特征在于，它包括测量台(3)和根据权利要求1到16中任一项所述的测量系统(2)，所述测量台(3)装配有适用于感应第一部分(4)和第二部分(5)之间破裂或者结合的装置。
18.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，所述测量台(3)为炉子、牵引机或者试验机。
19.一种测量方法，其特征在于它进一步包括下面的步骤：
-发射至少两个空间分开的入射光束(Fi)，使得每个入射光束产生源自第一部分(4)和间隔区域(C)之间界面的至少一个第一出射光束，以及产生源自间隔区域(C)和第二部分(5)之间的界面的至少一个第二出射光束(Fe)，
-在第一检测位置在第一出射光束和第二出射光束(Fe)之间的干涉给定点处检测产生的发光强度的值，
-在第二检测位置在第一出射光束和第二出射光束之间的干涉给定点处检测产生的发光强度的值，
-测量在第一检测位置上间隔区域(C)出现的第一检测时刻和在第二检测位置上间隔区域(C)出现的第二检测时刻之间的时间差，并且
-根据第一检测位置与第二检测位置之间的距离和第一检测时刻与第二检测时刻之间的时间差Δt，确定所述至少一个基片(6)的第一部分(4)和第二部分(5)之间的间隔区域(C)扩展的速度。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它进一步包括步骤：确定检测模块(8)检测的发光强度的至少两个连续最大值Δm之间的经过的时间，以便确定第一部分(4)和第二部分(5)之间的间隔区域(C)扩展的速度。
21.根据权利要求19或20所述的测量方法，其特征在于，它包括下面的步骤：
-使多个基片(6)透射入射光束(Fi)至少10％的发光强度，和
-发射至少一个入射光束(Fi)以使得它穿过每个第一部分(4)、每个第二部分(5)和每个间隔区域(C)。
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