CN109668532A - 一种基片表面检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种基片表面检测方法，所述基片相对的两个表面上各设有一个环形槽，每个槽的中心均为一个柱体，两个柱体的中心线重合，所述基片由石英材料制成，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、将所述基片上其中一个表面的环形槽完全用水填充；步骤二、在暗场环境下，利用激光照射所述基片上另一个表面的柱体的顶面；步骤三、利用显微镜观察步骤二中所述顶面的反射光形成的光斑。通过本发明方法，可以保证球面发射基片在暗场激光散射显微镜下，消除反射基片特有的杂散光，顺利进行检测观察。由于避免了黑色消光漆的使用，克服了上述两项弊端的影响，能够明显提高球面反射基片的生产效率。

Description

一种基片表面检测方法及装置
技术领域
本发明涉及一种基片表面检测方法及装置，属于结构检测技术领域。
背景技术
球面反射基片(一种用于特殊结构的圆形基片，又称槽片)作为激光陀螺中的一个关键元件，影响着激光陀螺精度和稳定性。反射基片的表面质量要求极高，特别是要达到超光滑表面的要求，并且在暗场激光散射显微镜下观察不能有微观划道、点子等加工轨迹表面缺陷。这给光学加工，尤其是检验带来很大的难度与挑战。
球面反射基片结构比较特殊，工作面和非工作面含有两个不同直径的小柱。现有对工作面小柱表面球面的超光滑表面检测，是通过将完全化学清洗的基片非工作面小柱顶端及底部涂覆黑色消光漆，然后在暗场激光散射显微镜下观察。由于黑色消光漆的引入，带来两方面影响。一是，涂覆消光漆以及等待消光漆干燥的过程需要大量时间，二是，消光漆的后期清除，需要经历一套完整的化学清洗流程。两方面严重影响了球面反射基片的生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基片表面检测方法及装置，通过使用简易的工装结合去离子水，可以保证球面发射基片在暗场激光散射显微镜下，消除反射基片特有的杂散光，顺利进行检测观察。由于避免了黑色消光漆的使用，克服了上述两项弊端的影响，能够明显提高球面反射基片的生产效率。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种基片表面检测方法，所述基片相对的两个表面上各设有一个环形槽，每个槽的中心均为一个柱体，两个柱体的中心线重合，所述基片由石英材料制成，包括如下步骤：
步骤一、将所述基片上其中一个表面的环形槽完全用水填充；
步骤二、在暗场环境下，利用激光照射所述基片上另一个表面的柱体的顶面；
步骤三、利用显微镜观察步骤二中所述顶面的反射光形成的光斑。
上述基片表面检测方法，步骤一中所述的水为去离子水。
上述基片表面检测方法，所述环形槽为圆环形槽，所述柱体为圆柱体。
上述基片表面检测方法，在所述步骤三之后，将步骤三所述光斑与标准基片的光斑进行对比，判断所述顶面是否满足粗糙度要求。
上述基片表面检测方法，所述标准基片的
上述基片表面检测方法，所述标准基片的光斑采用白光轮廓仪或者原子力显微镜测试获得。
上述基片表面检测方法，利用基片检测工装实现基片表面检测方法，所述基片检测工装上设有开口和阶梯状腔体，所述基片安放在所述开口处，向阶梯状腔内注入水，使步骤一中所述的环形槽完全用水填充。
上述基片表面检测方法，步骤二中所述激光的波长为450nm～700nm。
一种基片表面检测装置，所述基片相对的两个表面上各设有一个环形槽，每个槽的中心均为一个柱体，两个柱体的中心线重合，所述基片由石英材料制成，包括激光器、显微镜、基片检测工装、注水装置；
所述基片检测工装上设有开口和阶梯状腔体，所述基片安放在所述开口处，使基片待检测表面暴露在所述阶梯状腔体外部；所述注水装置用于向所述基片检测工装的腔体内注水，使基片上处于所述阶梯状腔体内部的环形槽完全被水填充；所述激光器用于发射激光照射基片待检测表面；所述显微镜用于观察基片待检测表面的反射激光形成的光斑。
上述基片表面检测装置，所述注水装置内的水为去离子水。
上述基片表面检测装置，将所述光斑与标准基片的光斑进行对比，判断所述基片待检测表面是否满足粗糙度要求。
上述基片表面检测装置，所述激光的波长为450nm～700nm。
上述基片表面检测装置，所述环形槽为圆环形槽，所述柱体为圆柱体。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明方法采用去离子水代替黑色消光漆，避免了黑色消光漆的使用以及后续的化学清洗环节，能够明显提高球面反射基片的生产效率；
(2)本发明工装结构简单，便用加工和使用操作；与本发明方法配合，克服了现有技术的偏见，能够取得意想不到的使用效果；
(3)本发明装置采用成熟的组件，成本低，具有很好的经济性；
(4)本发明方法不再使用黑色消光漆和化学清洗剂，降低了产品的研制成本。
附图说明
图1为本发明装置的基片检测工装的剖面示意图；
图2为本发明待检测基片的剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
一种基片表面检测方法，利用基片检测工装实现基片表面检测方法。所述基片相对的两个表面上各设有一个环形槽，每个槽的中心均为一个柱体，两个柱体的中心线重合，所述基片由石英材料制成；所述基片检测工装上设有开口和阶梯状腔体，所述基片安放在所述开口处。
一种基片表面检测方法，包括如下步骤：
步骤一、向阶梯状腔内注入水，将所述基片上其中一个表面的环形槽完全用去离子水填充；
采用步骤一后，进行步骤二时，能够消除严重的杂散光干扰，只看到激光光斑；因此本发明方法，克服了现有技术的缺陷与偏见，能够取得意想不到的使用效果。
步骤二、在暗场环境下，利用激光照射所述基片上另一个表面的柱体的顶面；所述激光的的波长为450nm～700nm；
步骤三、利用显微镜观察步骤二中所述顶面的反射光形成的光斑。根据步骤三中所述光斑亮度均匀性、明暗性及差异性，与标准基片的检测结果对比，可以直观快速判断所述顶面是否满足及是否存在其他微观加工缺陷的要求。标准基片可以采用白光轮廓仪或者原子力显微镜进行测试，获得标准基片的光斑亮度均匀、明暗性及差异性，形成标准基片的检测结果。
所述环形槽为圆环形槽，所述柱体为圆柱体。
一种基片表面检测装置，所述基片相对的两个表面上各设有一个环形槽，每个槽的中心均为一个柱体，两个柱体的中心线重合，所述基片由石英材料制成，包括激光器、显微镜、基片检测工装、注水装置；所述注水装置内装有离子水，所述激光器发射的激光的波长为450nm～700nm。
所述基片检测工装上设有开口和阶梯状腔体，所述基片安放在所述开口处，使基片待检测表面暴露在所述阶梯状腔体外部；所述注水装置用于向所述基片检测工装的腔体内注水，使基片上处于所述阶梯状腔体内部的环形槽完全被水填充；所述激光器用于发射激光照射基片待检测表面；所述显微镜用于观察基片待检测表面的反射激光形成的光斑。将所述光斑与标准基片的光斑进行对比，判断所述基片待检测表面是否满足粗糙度要求。
所述基片上的环形槽为圆环形槽，所述基片上的柱体为圆柱体。
实施例：
球面反射基片结构比较特殊，工作面和非工作面含有两个不同直径的小柱。在暗场情况下，当激光照射到基片工作面小柱的超光滑表面时，会形成严重的杂散光干扰检测结果。为了解决这一缺点，现有对工作面小柱表面球面的超光滑表面检测，通过引入黑色消光漆，涂覆在基片背面。将基片翻转涂覆消光漆，等待液态消光漆固化干燥后，再将基片正至进行检测。待基片检测完毕，然后需要对涂覆消光漆检测合格的基片进行化学清洗，充分去除消光漆，保证没有残留，同时整个过程还不能对基片，特别是加工好的工作面超光滑表面造成破坏。因此，该工艺方法严重影响球面反射基片的生产效率。
本实施例的一种基片表面检测方法，图1为本发明装置的基片检测工装的剖面示意图，含有一个台阶面结构，台阶面上可放置待检测基片；图2为本发明待检测基片的剖面示意图，该待检测基片含上下不同直径的小圆柱。在圆形槽片检测工装内填充去离子水，将经过化学清洗的槽片放在检测工装台阶面上，确保去离子水浸没槽片下部圆柱及圆柱与槽底交界面。然后在暗场下使用激光显微镜对槽片上部圆柱顶面进行检测，激光器发射的激光的波长为635nm。通过使用简易的工装结合去离子水，可以保证球面发射基片在暗场激光散射显微镜下，消除反射基片特有的杂散光，顺利进行检测观察。由于避免了黑色消光漆的使用，克服了上述两项弊端的影响，能够明显提高球面反射基片的生产效率。
本发明方法的其原理是，水折射率1.33，石英玻璃折射率1.55，两者比较相近。利用去离子水能够很好的吻合填充基片下端圆柱面结构空间，当激光照射时，吸收散射光。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种基片表面检测方法，所述基片相对的两个表面上各设有一个环形槽，每个槽的中心均为一个柱体，两个柱体的中心线重合，所述基片由石英材料制成，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将所述基片上其中一个表面的环形槽完全用水填充；
步骤二、在暗场环境下，利用激光照射所述基片上另一个表面的柱体的顶面；
步骤三、利用显微镜观察步骤二中所述顶面的反射光形成的光斑。
2.根据权利要求1所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：步骤一中所述的水为去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：所述环形槽为圆环形槽，所述柱体为圆柱体。
4.根据权利要求1所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：在所述步骤三之后，将步骤三所述光斑与标准基片的光斑进行对比，判断所述顶面是否满足粗糙度要求。
5.根据权利要求4所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：所述
6.根据权利要求4所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：所述标准基片的光斑采用白光轮廓仪或者原子力显微镜测试获得。
7.根据权利要求1所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：利用基片检测工装实现基片表面检测方法，所述基片检测工装上设有开口和阶梯状腔体，所述基片安放在所述开口处，向阶梯状腔内注入水，使步骤一中所述的环形槽完全用水填充。
8.根据权利要求1所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：步骤二中所述激光的波长为450nm～700nm。
9.一种基片表面检测装置，所述基片相对的两个表面上各设有一个环形槽，每个槽的中心均为一个柱体，两个柱体的中心线重合，所述基片由石英材料制成，其特征在于：包括激光器、显微镜、基片检测工装、注水装置；
所述基片检测工装上设有开口和阶梯状腔体，所述基片安放在所述开口处，使基片待检测表面暴露在所述阶梯状腔体外部；所述注水装置用于向所述基片检测工装的腔体内注水，使基片上处于所述阶梯状腔体内部的环形槽完全被水填充；所述激光器用于发射激光照射基片待检测表面；所述显微镜用于观察基片待检测表面的反射激光形成的光斑。
10.根据权利要求9所述的一种基片表面检测装置，其特征在于：所述注水装置内的水为去离子水。
11.根据权利要求9所述的一种基片表面检测装置，其特征在于：将所述光斑与标准基片的光斑进行对比，判断所述基片待检测表面是否满足粗糙度要求。
12.根据权利要求9所述的一种基片表面检测装置，其特征在于：所述激光的波长为450nm～700nm。
13.根据权利要求9所述的一种基片表面检测方法，其特征在于：所述环形槽为圆环形槽，所述柱体为圆柱体。
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