CN106501262A - 一种蓝宝石晶棒检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于晶棒检测技术领域，提供了一种蓝宝石晶棒检测装置，包括：外容器、晶棒台、镜头、第一CCD相机单元；所述晶棒台作为载物台贯穿所述外容器的底端，所述晶棒台为中空且上端为透明状，内嵌有平行光源及起偏镜，待检测蓝宝石晶棒置于所述晶棒台上；所述镜头固定在所述外容器上方，所述镜头底端设置有检偏镜；带有检偏镜的所述镜头用于采集经过所述蓝宝石晶棒的偏振光，得到包含有蓝宝石晶棒的应力和晶界形状的图像信息；第一CCD相机单元设置于所述外容器四周，用于通过沿外容器的高度方向运动来扫描所述蓝宝石晶棒，得到包含有蓝宝石晶棒的气泡的图像信息。本发明提供的检测装置减少了人为因素对检测结果的影响，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于晶棒检测技术领域，尤其涉及一种蓝宝石晶棒检测装置。
背景技术
在对蓝宝石晶棒的品质进行检测时，多是检测其是否有气泡，还包括应力、晶界和不圆度的检测；目前常用的蓝宝石晶棒检测方法多是采用人工检测+机器辅助的方法。在对气泡进行检测时，一般是把待检测蓝宝石晶棒拿到暗室里，用绿色激光笔或者强光白色手电照射晶棒一端，在晶棒侧面观察是否有气泡、云雾等。对应力和晶界进行检测时，通常的做法是把蓝宝石晶棒一端精磨，精磨的一端朝上放置在应力仪上，通过观察应力仪上的马耳他十字图案，来判断应力的好坏；同时，通过观察是否有“猫抓印”的图案存在，来判断是否存在晶界，但是这些特征都不是很明显，需结合观察者的经验来作出判断。
上述检测方法效率低，检测误差大，检测结果要受到很多人为因素影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种蓝宝石晶棒检测装置，旨在提供一种集气泡、应力和晶界检测于一体的自动化检测装置。
本发明提供了一种蓝宝石晶棒检测装置，包括：外容器、晶棒台、镜头、第一CCD相机单元；
所述晶棒台作为载物台贯穿所述外容器的底端，所述晶棒台为中空且与待检测蓝宝石晶棒接触面为透明状，内嵌有平行光源及沿所述平行光源发出的平行光方向的起偏镜，待检测蓝宝石晶棒置于所述晶棒台上；所述镜头固定在所述外容器上方，所述镜头内部设置有激光器，所述镜头底端设置有检偏镜；
所述平行光源发出的光经过所述起偏镜成为偏振光，所述偏振光照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，带有检偏镜的所述镜头用于采集经过所述蓝宝石晶棒的偏振光，得到包含有所述蓝宝石晶棒的应力和晶界形状的图像信息；
所述第一CCD相机单元设置于所述外容器四周，所述外容器四周安装有移动装置，可通过所述移动装置带动所述第一CCD相机单元同时沿所述外容器的高度方向运动；
所述镜头内置的激光器发射出预置波长的激光，照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，所述第一CCD相机单元用于通过沿所述外容器的高度方向运动来扫描所述蓝宝石晶棒，得到包含有所述蓝宝石晶棒的气泡的图像信息。
进一步地，所述蓝宝石晶棒检测装置还包括第二CCD相机单元，所述第二CCD相机单元包括2个CCD相机，所述2个CCD相机以预置高度固定于所述外容器上方，并分布于所述镜头两侧；
所述平行光源发出的光经过所述起偏镜成为偏振光，所述偏振光照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，所述2个CCD相机用于采集经过所述蓝宝石晶棒的偏振光，得到包含有所述蓝宝石晶棒的晶界位置的图像信息。
进一步地，所述外容器呈透明状，内装有冬青油。
进一步地，所述预置波长的激光为514nm的激光。
进一步地，所述第一CCD相机单元包括3个CCD相机，其中，任2个CCD相机的中心点分别与所述外容器中心轴上的特定点连接，所成的夹角为120度；
所述外容器中心轴上的特定点为所述3个CCD相机所在平面与所述外容器中心轴的交点；
所述晶棒台可旋转，通过所述移动装置带动所述3个CCD相机沿所述外容器的高度方向运动，并扫描所述蓝宝石晶棒，所述3个CCD相机从上端运动到下端后，旋转所述晶棒台，通过所述移动装置继续带动所述3个CCD相机重复运动，直至扫描完所述蓝宝石晶棒，得到包含有所述蓝宝石晶棒的气泡的图像信息。
进一步地，所述晶棒台内嵌有全波片或1/4波片，所述平行光源发出的平行光经过所述起偏镜后变为偏振光，并经过所述全波片或1/4波片滤波后，照射到所述待检测蓝宝石晶棒上。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供了一种蓝宝石晶棒检测装置，利用带有检偏镜的镜头扫描待检测蓝宝石晶棒，得到包含有所述待检测蓝宝石晶棒的应力和晶界形状的图像信息；利用第一CCD相机单元扫描待检测蓝宝石晶棒，得到包含有所述待检测蓝宝石晶棒的气泡的图像信息，利用软件对所述图像信息进行整合，得到集待检测蓝宝石晶棒的应力情况、晶界形状和气泡分布于一体的三维图；能够从所述三维图中更简便、准确的判断晶棒品质，大大的减少了人为因素对检测结果的影响，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种蓝宝石晶棒检测装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的主要实现思想为：在蓝宝石晶棒检测装置的底端设置一载物台，载物台内部的平行光源发光，经过起偏镜成为偏振光，所述偏振光照射在待检测蓝宝石晶棒上，被带有检偏镜的镜头收集，得到包含有所述蓝宝石晶棒的应力和晶界形状的图像信息；所述镜头射出514nm的绿色激光，照射在所述待检测晶棒上，所述外容器外部分布的3个CCD相机通过上下移动来扫描晶棒，得到包含有所述蓝宝石晶棒的气泡的图像信息；利用软件对所述图像信息进行整合，得到集所述待检测蓝宝石晶棒的应力情况、晶界形状和气泡分布于一体的三维图；通过观察所述三维图，来判断是否有气泡；通过观察所述三维图中的马耳他十字干涉条纹来判断应力的大小，通过观察所述三维图中是否有“猫抓印”来判断是否有晶界，从而实现对蓝宝石晶棒的品质检测。
下面具体介绍这种蓝宝石晶棒检测装置，如图1所示，包括：外容器1、晶棒台2、镜头3、第一CCD相机单元(图中未示出)；
所述蓝宝石晶棒检测装置由一个装满冬青油的透明外容器1作为主体，在所述外容器1底端贯穿设置一个可旋转、升降的晶棒台2作为载物台，待检测蓝宝石晶棒置于所述晶棒台2上，所述晶棒台2为中空且与待检测蓝宝石晶棒接触面为透明状，即上端为透明状，所述晶棒台内嵌有平行光源21及沿所述平行光源21发出的平行光方向的起偏镜22和全波片23(也可用1/4波片代替全波片)；所述镜头3固定在所述外容器1上方并正对所述待检测蓝宝石晶棒，所述镜头3内部设置有激光器，所述镜头3底端设置有检偏镜。
在放置所述待检测蓝宝石晶棒的时候，是将蓝宝石晶棒光滑一面朝上，放置在晶棒台2之上；并调整晶棒台2的高度，使蓝宝石晶棒上端与外容器1盛放的冬青油表面持平，在外容器1中装入冬青油可以增加蓝宝石晶棒表面的透光性。
在进行应力和晶界形状的检测时，所述平行光源21发出的光经过所述起偏镜22成为偏振光，并经过所述全波片23滤波后照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，带有检偏镜的所述镜头3采集经过所述蓝宝石晶棒的偏振光，得到包含有所述蓝宝石晶棒的应力和晶界形状的图像信息。
具体地，所述平行光源21发出的光为平行白光。
具体地，由于蓝宝石具有双折射性质，平面偏振光可以被它分解为振动方向互相垂直的寻常光和非常光；而因两者传播速度不同，一个快，一个慢，透出蓝宝石后，就产生了一个光程差，通过检偏将看到寻常光和非常光在同一个平面内产生的具有应力、晶界特征的干涉色图画。
本发明实施例中，所述第一CCD相机单元为3个CCD相机，设置于所述外容器1外侧，并分布于所述外容器1四周，所述外容器1四周安装有移动装置，可通过所述移动装置带动所述3个CCD相机同时沿所述外容器1的高度方向运动。
在进行气泡情况的检测时，所述镜头3内置的激光器发射出预置波长的激光，照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，所述3个CCD相机用于通过沿所述外容器1的高度方向运动来扫描所述蓝宝石晶棒，得到包含有所述蓝宝石晶棒的气泡的图像信息。
进一步地，本发明实施例提供的预置波长的激光为514nm的激光，选用这种绿色的激光会使得有气泡的地方特征更加明显，通过观察这些特征更容易判断是否有气泡。
具体地，所述3个CCD相机中，任2个CCD相机的中心点分别与所述外容器中心轴上的特定点连接，所成的夹角为120度；所述外容器中心轴上的特定点为所述3个CCD相机所在平面与所述外容器1中心轴的交点。
更具体地，所述晶棒台2可旋转，通过所述移动装置带动所述3个CCD相机沿所述外容器1的高度方向运动，并扫描所述蓝宝石晶棒，所述3个CCD相机从上端运动到下端后，旋转所述晶棒台2，通过所述移动装置继续带动所述3个CCD相机重复运动，直至扫描完所述蓝宝石晶棒，得到包含有所述蓝宝石晶棒的气泡的图像信息。
进一步地，所述蓝宝石晶棒检测装置还包括第二CCD相机单元，所述第二CCD相机单元包括2个CCD相机4，所述2个CCD相机4以预置高度固定于所述外容器1上方，并分布于所述镜头3两侧；
在进行晶界位置的检测时，所述平行光源21发出的平行白光经过所述起偏镜22成为偏振光，所述偏振光照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，所述2个CCD相机4用于采集经过所述蓝宝石晶棒的偏振光，因为这2个CCD相机4处于不同位置，通过不同位置的定位，可以判断晶界在蓝宝石晶棒上的高度，进而得到包含有所述蓝宝石晶棒的晶界位置的图像信息。
进一步地，将上述包含有所述蓝宝石晶棒的应力和晶界形状的图像信息、气泡的图像信息和晶界位置的图像信息进行整合，利用图像处理系统，生成一个包含气泡位置的三维图，并将包含有所述蓝宝石晶棒的应力、晶界形状和位置的图像信息附加在所述三维图上，生成一个标注有晶棒内部应力情况、气泡位置和晶界形状及位置的三维图；通过人眼观察气泡具有的特定的特征来判断是否有气泡，通过观察马耳他十字干涉条纹来判断应力的大小，通过观察是否有“猫爪印”来判断是否有晶界，并且通过观察“猫爪印”的形状和位置来判断晶界的形状和位置。
另外，利用上述得到的关于蓝宝石晶棒的三维图，通过软件的拟合运算，可以得到蓝宝石晶棒的尺寸，所述蓝宝石晶棒的尺寸包括蓝宝石晶棒的高度和蓝宝石晶棒每处的直径；同时，还可得到晶棒的不圆度，具体地，比如，2寸蓝宝石晶棒的直径是50.8mm，但是如果我们通过CCD扫描得到的蓝宝石晶棒每处的直径在50.8mm左右波动，那么通过数据对比就可以得出晶棒的不圆度。
本发明提供的一种蓝宝石晶棒检测装置，对任何透明宝石晶棒的检测都适用，其集应力、气泡和晶界检测于一体，利用图像处理系统，可直接在电脑上显示包含蓝宝石晶棒内部晶界、气泡位置和应力情况的三维图；能够从所述三维图中更简便、准确的判断晶棒品质，减少蓝宝石晶棒品质检测对人的依赖性，任何新手只要熟知晶体缺陷，就可以对晶棒品质进行评估，提高了工作效率；同时，结合所述三维图，可得到蓝宝石晶棒的尺寸和不圆度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种蓝宝石晶棒检测装置，其特征在于，包括：外容器、晶棒台、镜头、第一CCD相机单元；
所述晶棒台作为载物台贯穿所述外容器的底端，所述晶棒台为中空且与待检测蓝宝石晶棒接触面为透明状，内嵌有平行光源及沿所述平行光源发出的平行光方向的起偏镜，待检测蓝宝石晶棒置于所述晶棒台上；所述镜头固定在所述外容器上方，所述镜头内部设置有激光器，所述镜头底端设置有检偏镜；
所述平行光源发出的光经过所述起偏镜成为偏振光，所述偏振光照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，带有检偏镜的所述镜头用于采集经过所述蓝宝石晶棒的偏振光，得到包含有所述蓝宝石晶棒的应力和晶界形状的图像信息；
所述第一CCD相机单元设置于所述外容器四周，所述外容器四周安装有移动装置，可通过所述移动装置带动所述第一CCD相机单元同时沿所述外容器的高度方向运动；
所述镜头内置的激光器发射出预置波长的激光，照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，所述第一CCD相机单元用于通过沿所述外容器的高度方向运动来扫描所述蓝宝石晶棒，得到包含有所述蓝宝石晶棒的气泡的图像信息。
2.如权利要求1所述的蓝宝石晶棒检测装置，其特征在于，所述蓝宝石晶棒检测装置还包括第二CCD相机单元，所述第二CCD相机单元包括2个CCD相机，所述2个CCD相机以预置高度固定于所述外容器上方，并分布于所述镜头两侧；
所述平行光源发出的光经过所述起偏镜成为偏振光，所述偏振光照射到所述待检测蓝宝石晶棒上，所述2个CCD相机用于采集经过所述蓝宝石晶棒的偏振光，得到包含有所述蓝宝石晶棒的晶界位置的图像信息。
3.如权利要求1-2任一项所述的蓝宝石晶棒检测装置，其特征在于，所述外容器呈透明状，内装有冬青油。
4.如权利要求3所述的蓝宝石晶棒检测装置，其特征在于，所述预置波长的激光为514nm的激光。
5.如权利要求4所述的蓝宝石晶棒检测装置，其特征在于，所述第一CCD相机单元包括3个CCD相机，其中，任2个CCD相机的中心点分别与所述外容器中心轴上的特定点连接，所成的夹角为120度；
所述外容器中心轴上的特定点为所述3个CCD相机所在平面与所述外容器中心轴的交点；
所述晶棒台可旋转，通过所述移动装置带动所述3个CCD相机沿所述外容器的高度方向运动，并扫描所述蓝宝石晶棒，所述3个CCD相机从上端运动到下端后，旋转所述晶棒台，通过所述移动装置继续带动所述3个CCD相机重复运动，直至扫描完所述蓝宝石晶棒，得到包含有所述蓝宝石晶棒的气泡的图像信息。
6.如权利要求5所述的蓝宝石晶棒检测装置，其特征在于，所述晶棒台内嵌有全波片或1/4波片，所述平行光源发出的平行光经过所述起偏镜后变为偏振光，并经过所述全波片或1/4波片滤波后，照射到所述待检测蓝宝石晶棒上。
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