CN110927170B - 缺陷确定方法、装置及系统 - Google Patents

缺陷确定方法、装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110927170B
CN110927170B CN201911226014.4A CN201911226014A CN110927170B CN 110927170 B CN110927170 B CN 110927170B CN 201911226014 A CN201911226014 A CN 201911226014A CN 110927170 B CN110927170 B CN 110927170B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
defect point
scattered light
preset
fluorescence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911226014.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110927170A (zh
Inventor
邓青华
黄进
王凤蕊
周小燕
石兆华
叶鑫
夏汉定
吴之青
邵婷
孙来喜
李青芝
黎维华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics filed Critical Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority to CN201911226014.4A priority Critical patent/CN110927170B/zh
Publication of CN110927170A publication Critical patent/CN110927170A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110927170B publication Critical patent/CN110927170B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8854Grading and classifying of flaws
    • G01N2021/8858Flaw counting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8854Grading and classifying of flaws
    • G01N2021/8861Determining coordinates of flaws
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8854Grading and classifying of flaws
    • G01N2021/888Marking defects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8883Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges involving the calculation of gauges, generating models

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

本发明提供了一种缺陷确定方法、装置以及系统,通过先确定待测元件表面是否存在参考缺陷点,若存在,则对所确定的参考缺陷点进行预设激光辐照处理,将预设激光辐照处理过程中荧光信号强度的降低量低于第一预设值且散射光信号强度的降低量低于第二预设值的参考缺陷点确定为待测元件表面的目标缺陷点,目标缺陷点即为元件表面低损伤阈值缺陷,有效地实现了对元件表面低损伤阈值缺陷的定位,有利于去除元件表面低损伤阈值缺陷,提高元件的激光损伤性能。

Description

缺陷确定方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域,具体而言,涉及一种缺陷确定方法、装置及系统。
背景技术
光学晶体(optical crystal)是指用作光学介质材料的晶体材料,主要用于制作紫外和红外区域窗口、透镜和棱镜等光学元件。例如,大口径磷酸二氢钾晶体(PotassiumDihydrogen Phosphate,KH2PO4,简称KDP)因具备独特的光学性能而被用来制作光电开关和倍频元件,应用于大型高功率/高能量激光装置如激光核聚变装置中。为了获得最大输出,大型高功率/高能量激光装置都在接近于光学元件损伤阈值的通量下运行,因此光学元件损伤性能尤其重要,是决定这类激光装置输出能力的关键。
晶体表面加工微缺陷如杂质、裂痕或划痕等均是影响晶体光学元件激光损伤性能的重要因素。但是现有技术大多是从缺陷类型层面以及各种精密测试手段层面如原子力显微镜、能谱仪对各类缺陷进行表征研究,无法实现对光学系统中实际应用的光学元件表面缺陷的定位。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于提供一种缺陷确定方法、装置及系统,能够有效地实现对光学元件表面低损伤阈值缺陷的定位。
第一方面,本发明实施例提供了一种缺陷确定方法,包括:获取待测元件表面的荧光图像以及散射光图像;根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;若存在所述参考缺陷点,则针对每个参考缺陷点,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。其中,所述预设激光辐照处理包括依次按照预设激光通量序列中每个激光通量对该参考缺陷点进行辐照,且所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值。
第二方面,本发明实施例提供了一种缺陷确定装置,包括:获取模块,用于获取待测元件表面的荧光图像以及散射光图像;参考缺陷确定模块,用于根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;目标缺陷确定模块,用于若存在所述参考缺陷点,则针对每个参考缺陷点,对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理,若在所述预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量低于第一预设值且散射光信号强度的降低量低于第二预设值,则将参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。其中,所述预设激光辐照处理包括依次按照预设激光通量序列中每个激光通量对该参考缺陷点进行辐照,且所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值。
第三方面,本发明实施例提供了一种缺陷确定方法,所述方法包括:
将第一激光输出装置输出的第一激光、第二激光输出装置输出第二激光以及第三激光输出装置输出的第三激光在待测元件表面的光斑调试重合,并执行图像采集步骤;
其中,所述图像采集步骤包括:通过所述第一激光输出装置输出第一激光照射到所述待测元件表面,以使得所述待测元件表面缺陷在所述第一激光的激发下产生的荧光信号在成像装置上成像,并将得到的荧光图像发送给数据处理装置;以及通过所述第二激光输出装置输出第二激光照射到所述待测元件表面,以使得所述待测元件表面缺陷形成的散射光信号在成像装置上成像,并将得到的散射光图像发送给所述数据处理装置;
数据处理装置根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;
若存在所述参考缺陷点,则通过第三激光输出装置按照预设激光通量序列输出第三激光,对每个参考缺陷点进行预设激光辐照处理,并在每次辐照后执行所述图像采集步骤,其中,所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值;
所述数据处理装置针对每个参考缺陷点,根据所述成像装置采集的荧光图像和散射光图像,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
第四方面,本发明实施例提供了一种缺陷确定系统,所述系统包括:第一激光输出装置、第二激光输出装置、第三激光输出装置、成像装置以及数据处理装置,其中:
所述第一激光输出装置用于输出第一激光照射到待测元件表面,以得到所述待测元件表面缺陷在所述第一激光的激发下产生的荧光信号;
所述第二激光输出装置用于输出第二激光照射到待测元件表面,以得到所述待测元件表面缺陷形成的散射光信号;
所述成像装置用于对所述荧光信号进行成像,将得到的荧光图像发送给所述数据处理装置,以及对所述散射光信号进行成像,将得到的散射光图像发送给所述数据处理装置;
所述数据处理装置用于根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;
所述第三激光输出装置用于若存在所述参考缺陷点,则按照预设激光通量序列输出第三激光,对每个参考缺陷点进行预设激光辐照处理,其中,所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值;
所述数据处理装置还用于针对每个参考缺陷点,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
本发明实施例提供的缺陷确定方法、装置以及系统,通过先确定待测元件表面是否存在参考缺陷点,即有荧光有散射的缺陷点,若存在,则对所确定的参考缺陷点进行预设激光辐照处理,将预设激光辐照处理过程中荧光信号强度的降低量低于第一预设值且散射光信号强度的降低量低于第二预设值的参考缺陷点确定为待测元件表面的目标缺陷点,目标缺陷点即为元件表面低损伤阈值缺陷。这样能够有效地实现对光学元件表面低损伤阈值缺陷的定位,有利于去除元件表面低损伤阈值缺陷,提高元件的激光损伤性能。
另外,本发明实施例提供的缺陷确定方法能够应用于对元件加工过程的质量监控,以及加工完成后元件质量是否达标的判断,进一步将所确定的低损伤阈值缺陷作为评价指标,来评估元件加工技术的质量以及元件质量,有利于更全面的对元件加工质量进行评估。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种缺陷确定系统的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一个示例性初始荧光图像的示意图;
图3为本发明实施例提供的一个示例性初始散射光图像的示意图;
图4为本发明实施例提供的一个示例性初始荧光图像、初始散射光图像以及损伤后的散射光图像的对比图;
图5为本发明实施例提供的另一个示例性初始荧光图像、初始散射光图像以及损伤后的散射光图像的对比图;
图6为本发明实施例提供的又一个示例性初始荧光图像、初始散射光图像以及损伤后的散射光图像的对比图;
图7为本发明实施例提供的有散射无荧光缺陷和有荧光无散射缺陷的损伤阈值统计图;
图8为本发明实施例提供的荧光强度和/或散射光强度减弱或消失的有荧光有散射缺陷的损伤阈值统计图;
图9为本发明实施例提供的荧光强度和散射光强度均没有减弱的有荧光有散射缺陷的损伤阈值统计图;
图10为本发明实施例提供的一种用于表征峰值荧光强度与损伤阈值之间对应关系的线性拟合示意图;
图11为本发明实施例提供的缺陷确定方法的一种方法流程图;
图12为本发明实施例提供的缺陷确定方法的另一种方法流程图;
图13为本发明实施例提供的一种缺陷确定方法的模块框图。
具体实施方式
为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案,下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明,应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明,而不是对本说明书技术方案的限定,在不冲突的情况下,本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”、“耦合”应做广义理解。例如,连接可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。两个器件之间耦合,表示由其中一个器件出射的光入射到另一个器件。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。本文中,描述一个值与另一个值之间的差值,即为在前的值减去在后的值,如“a与b之间的差值”即为a-b。
本说明书实施例中,待测元件可以是采用金刚石单点飞切加工的晶体元件如KDP/DKDP晶体或其它晶体。当然,在本说明书其他实施例中,待测元件也可以是采用其他工艺加工的晶体元件,或者,也可以是其它光学元件如熔石英元件。待测元件的基准激光损伤阈值是指待测元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值。
本说明书实施例提供了一种缺陷确定系统,能够实现对待测元件表面低损伤阈值缺陷的定位。如图1所示,本说明书实施例提供的缺陷确定系统10包括:第一激光输出装置110、第二激光输出装置120、第三激光输出装置130、成像装置140以及数据处理装置150。需要说明的是,除此之外,系统还可以包括其他组件,例如,反射镜、明场照明光源170等。
其中,第一激光输出装置110用于输出第一激光照射到待测元件100表面,以得到待测元件100表面缺陷在第一激光的激发下产生的荧光信号。举例来讲,第一激光输出装置110可以采用激光器,第一激光的波长根据待测元件100表面的激光光谱特性确定,例如,当待测元件为KDP/DKDP晶体时,第一激光的波长可以是375nm。
第二激光输出装置120用于输出第二激光照射到待测元件100表面,以得到待测元件100表面缺陷形成的散射光信号。举例来讲,第二激光输出装置可以采用激光器或激光二极管等激光光源,第二激光的波长根据应用场景以及实际经验确定,例如,当待测元件为KDP/DKDP晶体时,第二激光的波长可以是532nm。
成像装置140用于对待测元件100表面激发的荧光信号进行成像,将得到的荧光图像发送给数据处理装置150,以及对待测元件100表面散射的散射光信号进行成像,将得到的散射光图像发送给数据处理装置150。成像装置140包括显微镜系统和能够用于探测上述荧光信号以及散射光信号的电荷耦合器件(Charge-coupled Device,CCD)。例如,可以采用响应波段包含上述荧光信号波段以及散射光信号波段的EMCCD(Electron-MultiplyingCCD,电子倍增CCD)、ICCD(Intensified CCD,增强CCD)等探测器件。
数据处理装置150与成像装置140连接,用于根据荧光图像和散射光图像,确定待测元件100表面是否存在参考缺陷点,其中,参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点。具体来讲,通过待测元件表面的荧光图像就可以识别出待测元件表面有荧光的缺陷点,通过待测元件表面的散射光图像就可以识别出待测元件表面有散射的缺陷点,通过将识别出的有荧光的缺陷点与有散射的缺陷点进行匹配,就可以确定待测元件表面是否存在既有荧光又有散射的缺陷点,即是否存在参考缺陷点。可以理解的是,若确定待测元件表面不存在参考缺陷点,则判定待测元件表面也就不存在目标缺陷点。
例如,识别出的有荧光的缺陷点包括点P1、P2、P3和P4,有散射的缺陷点包括点Q1、Q2和Q3,若点P2与点Q1属于同一个缺陷点,点P4与点Q3属于同一个缺陷点,则判定点P2与点Q1匹配,点P4与点Q3匹配,即确定点P2(Q1)和点P4(Q3)均为参考缺陷点。
本实施例中,数据处理装置150可以包括单片机、DSP、ARM或FPGA等具有数据处理功能的芯片。例如,数据处理装置150可以采用计算机。当然,为了方便用户查看所得到的待测元件的荧光图像、散射光图像以及处理结果等,上述系统还可以配置有显示器,以待测元件的荧光图像、散射光图像以及处理结果等进行显示。
第三激光输出装置130用于若存在所述参考缺陷点,则按照预设激光通量序列输出第三激光,对每个参考缺陷点进行预设激光辐照处理,具体辐照处理过程在下面的方法实施例中进行详述。其中,预设激光通量序列中包括多个间隔预设梯度且按照由小到大的激光通量。例如,预设激光通量序列为:{5J/cm2,7J/cm2,9J/cm2,11J/cm2}。需要说明的是,本实施例中是对参考缺陷点的低通量辐照处理,激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值,预设激光通量阈值根据实际应用场景中待测元件的基准激光损伤阈值确定,例如,预设激光通量阈值可以为待测元件的基准激光损伤阈值,又例如,可以是待测元件的基准激光损伤阈值的2/3倍等,具体可以根据实际应用场景的需要设置。举例来讲,当待测元件为DKDP晶体时,预设激光通量阈值可以设置为18J/cm2。当然,预设激光通量阈值也可以设置为待测元件的基准激光损伤阈值左右指定范围内的值,指定范围根据实际应用场景以及多次试验设置。例如,指定范围可以是±1J/cm2或±2J/cm2
需要说明的是,本说明书实施例中所述的低通量辐照条件即为在对待测元件的缺陷进行辐照处理过程中,辐照的最大激光通量值低于上述预设激光通量阈值。
第三激光输出装置130可以包括激光器131和能量调节器,激光器输出的原始激光入射到能量调节器,经过能量调节器处理后形成第三激光。能量调节器用于按照预设梯度对激光器输出的原始激光的激光通量进行调节,以使得第三激光输出装置能够按照预设激光通量序列输出第三激光。作为一种实施方式,能量调节器包括λ/2波片132和偏振片133,通过调节λ/2波片132的角度控制第三激光输出装置130输出的第三激光的激光通量。
第三激光的波长根据实际应用场景中激光损伤测试采用的波长设置,例如,当待测元件为KDP/DKDP晶体时,第三激光的波长可以为355nm。
在一种可选的实施例中,为了检测第三激光的实际激光通量,还可以通过在系统中设置能量计160对第三激光的激光能量进行实时检测。
进一步地,数据处理装置150用于针对每个参考缺陷点,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
所确定的目标缺陷点即为低损伤阈值缺陷,也可以称为损伤前驱体,其会导致元件该位置的实际激光损伤阈值较低,远小于元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值,例如,在一些场景中,只能达到元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值的1/2甚至更低。若在对参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,参考缺陷点的荧光信号强度的降低量始终低于第一预设值且散射光信号强度的降低量始终低于第二预设值,则表示在低通量辐照条件下该参考缺陷点的荧光强度和散射光强度均没有减弱,此时,判定该参考缺陷点为目标缺陷点。若在对参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,参考缺陷点的荧光信号强度的降低量超过第一预设值和/或散射光信号强度的降低量超过第二预设值,则表示在低通量辐照条件下该参考缺陷点的荧光强度和/或散射光强度减弱,甚至消失,此时,判定该参考缺陷点不是目标缺陷点。
其中,第一预设值和第二预设值可以根据实际应用场景中待测元件的材料以及多次试验设置,可以设置为相同值,或者,也可以设置为不同值。例如,第一预设值可以设置为初始荧光强度的1/2,第二预设值可以设置为:初始散射光信号强度的1/2。
具体实施过程中,可以依次将预设激光通量序列中每个激光通量作为当前激光通量,采集按照当前激光通量对该参考缺陷点进行辐照后,该参考缺陷点处的参考荧光强度和参考散射光强度。
然后,通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考荧光强度与该参考缺陷点处的初始荧光强度进行对比,得到该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量。本实施例中,初始荧光强度为在进行上述预设激光辐照处理之前测得的荧光图像中该参考缺陷点处的荧光信号强度。
接着,通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考散射光强度与该参考缺陷点处的初始散射光强度进行对比,得到该参考缺陷点的散射光信号强度的降低量。本实施例中,初始散射光强度为在进行上述预设激光辐照处理之前测得的散射光图像中该参考缺陷点的散射光信号强度。
进而,判断荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若荧光信号强度的降低量低于第一预设值且散射光信号强度的降低量低于第二预设值,则将该参考缺陷点确定为待测元件表面的目标缺陷点,若荧光信号强度的降低量超过第一预设值和/或散射光信号强度的降低量超过第二预设值,则该参考缺陷点不是待测元件表面的目标缺陷点。
需要说明的是,发明人经过了长期的理论研究以及大量的实验分析,提出:元件表面有荧光有散射,且在低通量辐照条件下荧光强度和散射光强度均没有减弱的缺陷为低阈值缺陷,即上述的目标缺陷点。
从理论上来讲:(1)荧光信号表示缺陷处存在吸收,这些位置对激光能量吸收的热效应加剧;(2)散射光信号会在裂纹、坑洞等有物理结构的缺陷处出现。这些缺陷位置会从以下两方面降低损伤阈值:裂纹、坑洞等缺陷会对入射激光进行调制而增大局部光场强度;裂纹、坑洞等缺陷位置的材料力学性能降低,元件脆性断裂和损伤破坏的风险增大。因此,元件表面有荧光有散射的缺陷点容易导致低损伤阈值。且元件表面有荧光信号有散射光信号的缺陷也可能为附着物,不会导致损伤,这些缺陷在激光预辐照过程中会脱离元件表面。这些缺陷在激光预辐照过程中会表现为荧光信号和散射光信号消失。
另外,发明人对此进行了大量的荧光、散射-损伤相关性实验。下面主要以DKDP晶体作为实验样品为例,对实验过程进行说明。
搭建上述的缺陷确定系统,其中,第一激光输出装置采用375nm激光器;第二激光输出装置采用532nm激光光源;第三激光输出装置包括355nm激光器、λ/2波片和偏振片;成像装置采用EMCCD。
将375nm激光器输出的第一激光在待测元件表面的光斑,532nm激光光源输出第二激光在样品前表面的光斑,以及355nm激光器输出且经过λ/2波片和偏振片形成的第三激光在待测元件表面的光斑调试重合。
调节EMCCD前面的显微镜头放大倍数,让显微镜能对样品表面典型缺陷(荧光信号和散射光信号)进行清晰成像。
仅打开375nm激光器,设置EMCCD参数,采集样品表面预设区域如:样品表面某一面积大小为2mm*2mm的区域内的荧光信号,得到样品表面预设区域的初始荧光图像,根据初始荧光图像确定样品表面预设区域内的第一缺陷点,如图2中椭圆形虚线框中的白点所示,分别用A1-A6表示图2中的第一缺陷点。
仅打开532nm激光光源,设置EMCCD参数,采集样品表面上述预设区域内的散射光信号,得到样品表面预设区域的初始散射光图像,根据初始散射光图像确定样品表面预设区域内的第二缺陷点,如图3中椭圆形虚线框中的白点所示,分别用B1-B8表示图3中的第二缺陷点。
DKDP晶体表面缺陷依据荧光-散射特性分为三类,分别为:有荧光无散射缺陷、有散射无荧光缺陷以及有荧光有散射缺陷。对比图2和图3中的缺陷点可知,A1、A2、A3和A6为有荧光无散射缺陷点,B1、B2、B5-B8为有散射无荧光缺陷点,A4(B3)和A5(B4)为有荧光有散射缺陷点。
利用355nm激光器,通过控制λ/2波片,实现按照预设能量梯度,分别对每个缺陷点进行损伤测试(实验过程采用的R-on-1损伤测试,在具体实施过程中,也可以采用其他损伤测试方式),并在每次完成辐照后,再次分别检测样品表面上述预设区域的荧光图像和散射光图像,直至样品发生损伤。
图4示出了上述样品的初始荧光图像(a)、初始散射光图像(b)以及损伤后的散射光图像(c)的对比图。从图4可以看出,有荧光无散射缺陷点A3处没有发生损伤;有荧光有散射缺陷点A4(B3)处和A5(B4)处发生损伤,且在损伤测试过程中,散射光强度相比于初始散射光图像以及荧光强度相比于初始荧光图像均未变弱(损伤后的荧光图像未示出);有散射无荧光缺陷点B1处没有发生损伤。
图5示出了采用上述实验过程得到的另一DKDP晶体样品的初始荧光图像(a)、初始散射光图像(b)以及损伤后的散射光图像(c)的对比图。从图5可以看出,有荧光无散射缺陷处没有发生损伤;有荧光有散射缺陷P1处也没有发生损伤,且在损伤测试过程中,散射光强度相比于初始散射光图像变弱;有荧光有散射缺陷P2处发生损伤,且在损伤测试过程中,散射光强度相比于初始散射光图像以及荧光强度相比于初始荧光图像均未变弱(损伤后的荧光图像未示出)。
图6示出了采用上述实验过程得到的又一DKDP晶体样品的初始荧光图像(a)、初始散射光图像(b)以及损伤后的散射光图像(c)的对比图。从图6可以看出,有荧光有散射缺陷P3处发生损伤,且在损伤测试过程中,散射光强度相比于初始散射光图像以及荧光强度相比于初始荧光图像均未变弱(损伤后的荧光图像未示出);而有荧光有散射缺陷P4处发生损伤,且在损伤测试过程中,相比于初始散射光图像,缺陷P4处的散射光信号消失。
需要说明的是,图4到图6的实验结果仅为示例,发明人还进行了大量的实验验证。检测了大量实验样品存在的上述三类缺陷的损伤阈值,并对检测结果进行了统计,统计结果如图7、图8、图9所示。
图7示出了有散射无荧光缺陷和有荧光无散射缺陷的损伤阈值统计图,图8示出了在R-on-1损伤测试过程中,荧光强度和/或散射光强度减弱或消失的有荧光有散射缺陷的损伤阈值统计图,图9示出了在R-on-1损伤测试过程中,荧光强度和散射光强度均没有减弱的有荧光有散射缺陷的损伤阈值统计图。图7、图8和图9中,虚线表示样品的基准激光损伤阈值,基准激光损伤阈值是指样品表面无加工缺陷时测得的损伤阈值。
由图7和图8可以看出,有散射无荧光、有荧光无散射缺陷及R-on-1损伤测试过程中荧光强度和/或散射强度减弱或消失的有荧光有散射缺陷,都有与该样品的基准激光损伤阈值相当的损伤阈值,且初始损伤点不在该缺陷位置,也就是说,该类缺陷不是晶体表面抗损伤的薄弱点。
而由图9可以看出,R-on-1损伤测试过程中即低通量辐照条件下,荧光强度和散射光强度均不变弱的有荧光有散射光信号缺陷将直接导致损伤,损伤阈值不同程度地低于该样品的基准激光损伤阈值。即大量实验结果均表明:元件表面有荧光有散射,且在低通量辐照条件下荧光强度和散射光强度均没有减弱的缺陷为低阈值缺陷,即上述的目标缺陷点。
另外,经过多次实验即可以得到用于衡量样品表面缺陷的荧光强度是否减弱甚至消失的第一预设值,以及用于衡量样品表面缺陷的散射光强度是否减弱甚至消失的第二预设值。
在一种可选的实施例中,上述数据处理装置还用于获取在对目标缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该目标缺陷点处的峰值荧光强度根据目标缺陷点处的初始荧光强度以及每次辐照后目标缺陷点处的参考荧光强度,得到该参考缺陷点处的峰值荧光强度;基于峰值荧光强度以及预先确定的对应关系,得到目标缺陷点的损伤阈值,从而可以给激光系统运行通量设置提供指导数据。
其中,峰值荧光强度为目标缺陷点处的初始荧光强度以及上述预设激光辐照处理过程中,每次辐照后目标缺陷点处的参考荧光强度中,最大的荧光强度。
对应关系为预先存储的目标缺陷点的峰值荧光强度与损伤阈值的对应关系。这个对应关系可以根据多次试验得到。以DKDP晶体为例,得到目标缺陷点的峰值荧光强度与损伤阈值的对应关系如图10所示,图10中的方形点表示实验数据(experiment),直线表示拟合直线。从图10可以得出,目标缺陷点处的峰值荧光强度与诱发损伤的通量具有强相关性:线性负相关。因此,通过对多次试验数据进行线性拟合,就可以得到各种样品对应的上述对应关系并存储在数据处理装置中,从而就可以将所获取的目标缺陷点处的峰值荧光强度,带入该待测元件对应的上述对应关系,得到该目标缺陷点处的损伤阈值。
在一种可选的实施例中,上述数据处理装置还用于根据所确定的目标缺陷点的个数,确定所述待测元件是否通过质量检测。具体来讲,可以根据实际应用场景设置个数阈值,数据处理装置确定待测元件表面的目标缺陷点后,判断所确定的目标缺陷点的个数是否超过该个数阈值,若是,则判定该待测元件通过质量检测,可以用于工程应用,若否,则判定该待测元件未通过质量检测,不能用于工程应用,需要采取措施去除目标缺陷点例如调整加工技术或更严格把控加工过程。其中,个数阈值根据实际应用场景确定,例如,可以设置为一个。更甚者,在一些应用场景中,若待测元件表面不存在目标缺陷点,则判定该待测元件通过质量检测;若待测元件表面存在目标缺陷点,则判定该待测元件未通过质量检测。
当然,在本说明书其他实施例中,待测元件的质量检测除了考虑目标缺陷点个数这一判断指标以外,还需要综合考虑其他判断指标如目标缺陷点在待测元件表面的位置等,具体根据实际应用场景确定,此处不作限制。
本说明书实施例提供的缺陷确定方法,针对元件表面有荧光有散射的缺陷点,检测在预设激光辐照处理过程中,荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值以及散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,来确定该缺陷点是否为目标缺陷点,能够有效地实现对光学元件表面低损伤阈值缺陷的定位,有利于去除元件表面低损伤阈值缺陷,从而提高元件的激光损伤性能。元件表面存在的目标缺陷点越多,则表示元件的激光损伤性能也就越差,反之,存在的目标缺陷点越少或者是不存在目标缺陷点,则表示元件的激光损伤性能也就越好。
可以理解的是,光学元件尤其是晶体表面损伤一旦发生,损伤点在后续发次中会急剧增长,喷溅物会急剧增多,喷溅距离达到半米以上,对邻近元件危害很大。因此对元件表面低阈值缺陷进行识别、定位并采取措施予以去除,非常重要。
本说明书实施例提供的缺陷确定方法能够应用于对元件加工过程的质量监控,以及加工完成后元件质量是否达标的判断,进一步将所确定的低损伤阈值缺陷作为评价指标,来评估元件加工技术的质量以及元件质量,有利于更全面的对元件加工质量进行评估。
举例来讲,可以采用本说明书实施例提供的缺陷确定方法对待测元件进行检测,若检测结果为待测元件表面无目标缺陷点,则判定元件质量达标,反之,则判定元件质量不达标,有利于得到激光损伤性能较高的元件,进而有利于提高激光装置的输出能力。并且,对于质量不达标的元件,实现目标缺陷点的定位后,也有利于进一步研究去除目标缺陷点的方法,进而提高元件质量。
而且,通过本方案确定的目标缺陷点抛开了缺陷具体形态,可间接表征并与损伤直接相关,可以作为评价元件质量以及元件加工技术的质量的测试指标。并且本方案能够用于对工程用大口径元件如大口径晶体元件进行检测并依据检测结果判断元件能否进一步工程应用。
如图11所示,本说明书实施例还提供了一种缺陷确定方法,应用于上述缺陷确定系统,所述方法包括以下步骤S101至步骤S106。
步骤S101,将第一激光输出装置输出的第一激光、第二激光输出装置输出第二激光以及第三激光输出装置输出的第三激光在待测元件表面的光斑调试重合。
完成光斑调试后,关闭第二激光输出装置和第三激光输出装置,执行以下步骤S102至步骤S103所述的图像采集步骤。
步骤S102,通过第一激光输出装置输出第一激光照射到待测元件表面,以使得待测元件表面缺陷在第一激光的激发下产生的荧光信号在成像装置上成像,并将得到的荧光图像发送给数据处理装置。可以理解的是,元件表面缺陷的类型多种多样,其中某些缺陷具有荧光特性。这些缺陷在激光发的激发下能够发射出荧光信号,该荧光信号能标识缺陷的化学结构异样或杂质成分,荧光信号的强弱能反映缺陷的吸收大小。
若成像装置采用EMCCD,在采集荧光图像之前,可以根据需要调节EMCCD前面的显微镜头放大倍数,让显微镜能对样品表面典型缺陷(荧光信号和散射光信号)进行清晰成像。
步骤S103,通过第二激光输出装置输出第二激光照射到待测元件表面,以使得待测元件表面缺陷形成的散射光信号在成像装置上成像,并将得到的散射光图像发送给数据处理装置。
可以理解的是,散射信息能反映有物理结构特性的缺陷,散射光信号会在裂纹、坑洞等有物理结构的缺陷处出现。
在上述图像采集步骤的具体实施过程中,由于激光光斑直径大约为1-2mm,待测元件表面单次成像的区域面积有限,需要将待测元件放置在平移台上,通过控制平移台移动从而调节待测元件的位置,实现对待测元件表面工作区域的扫描。其中,待测元件表面工作区域根据实际应用场景确定。可以理解的是,对待测元件表面工作区域进行扫描的过程中,每个扫描区域的尺寸均与第一激光光斑、第二激光光斑和第三激光光斑之间重合区域的尺寸一致。
具体来讲,在一种实施方式中,可以通过控制平移台移动,对待测元件表面工作区域进行扫描,在扫描过程中,依次将每个扫描区域作为当前区域,针对当前区域执行完步骤S102至步骤S106,即分别测得当前区域的荧光图像以及散射光图像,并进一步确定当前区域的目标缺陷点后,再控制平移台移动到下一个扫描区域,将下一个扫描区域作为当前区域,再对当前区域重复执行步骤S102至步骤S106,以此类推,直至完成对待测元件表面整个工作区域中的扫描,确定待测元件表面的目标缺陷点。
在另一种实施方式中,可以分别在步骤S102和步骤S103中通过控制平移台移动,对待测元件表面工作区域进行扫描,先分别得到整个工作区域的荧光图像和散射光图像,然后再针对整个工作区域的荧光图像和散射光图像执行以下步骤S104至步骤S106,从而确定待测元件表面的目标缺陷点。
需要说明的是,本说明书实施例可以采用不同光源,共用成像装置(测试时成像装置参数设置不同),对待测元件表面同一位置进行分时测试,使得荧光信息和散射信息能实现很好的对应性。
还需要说明的是,采集荧光图像和采集散射光图像的先后顺序可以如图11所示,或者,也可以先采集散射光图像,再采集荧光图像,本说明书实施例不作限制。
步骤S104,数据处理装置根据荧光图像和散射光图像,确定待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点。
可以理解的是,若步骤S104确定待测元件表面不存在参考缺陷点,则不再继续执行以下步骤S107和步骤S108,判定该待测元件表面不存在目标缺陷点。
步骤S105,若存在参考缺陷点,则通过第三激光输出装置按照预设激光通量序列输出第三激光,对每个参考缺陷点进行预设激光辐照处理,并在每次辐照后执行上述的图像采集步骤。
其中,所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值。本实施例中,预设激光通量阈值根据实际应用场景中待测元件的激光损伤阈值确定,例如,预设激光通量阈值可以为待测元件的基准激光损伤阈值。
举例来讲,预设激光通量序列为{5J/cm2,7J/cm2,9J/cm2,11J/cm2},且由于实际应用中,第三激光输出装置输出能量有所起伏,难以实现输出激光通量的准确控制,因此可以根据表1所示的梯度,调整λ/2波片角度,通过对应输出的实际激光通量对每个参考缺陷点进行辐照。
表1能量梯度
λ/2波片角度/度 激光通量/J/cm2
60 5.51
65 7.41
70 9.31
75 11.4
每完成表1中的一个激光通量的辐照后,均通过上述图像采集步骤即步骤S102至步骤S103采集待测元件表面的荧光图像和散射光图像,共计可以得到4组荧光图像和散射光图像。
步骤S106,数据处理装置针对每个参考缺陷点,根据成像装置采集的荧光图像和散射光图像,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为待测元件表面的目标缺陷点。
可以理解的是,执行完上述步骤S101至步骤S105后,成像装置采集的荧光图像包括:对待测元件进行辐照处理之前采集的初始荧光图像,以及每次辐照后采集的荧光图像;成像装置采集的散射光图像包括:对待测元件进行辐照处理之前采集的初始散射光图像,以及每次辐照后采集的散射光图像。
这样,针对每个参考缺陷点,将每次辐照后采集的荧光图像中该参考缺陷点的荧光强度与初始荧光图像中该参考缺陷点的荧光强度进行对比,就可以得到该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量;将每次辐照后采集的散射光图像中该参考缺陷点的散射光强度与初始散射光图像中该参考缺陷点的散射光强度进行对比,就可以得到该参考缺陷点的散射光信号强度的降低量。举例来讲,对于某一参考缺陷点,初始荧光图像中的荧光强度为:If0,初始散射光图像中的散射光强度为:Is0,第i次辐照后的荧光强度为:Ifi(若第i次辐照后该参考缺陷点的荧光信号消失,则Ifi为0),散射光强度为:Isi(若第i次辐照后该参考缺陷点的散射光信号消失,则Isi为0),则荧光信号强度的降低量为:If0-Ifi,散射光信号强度的降低量为:Is0-Isi。假设第一预设值为ξ1,第二预设值为ξ2,若存在If0-Ifi超过ξ1和/或Is0-Isi超过ξ2,则该参考缺陷点不是目标缺陷点,若If0-Ifi均低于ξ1且Is0-Isi均低于ξ2,则该参考缺陷点是目标缺陷点。
在一种可选的实施例中,上述数据处理装置将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点之后,还包括:获取在对所述目标缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,所述目标缺陷点处的峰值荧光强度;基于所述峰值荧光强度以及预先确定的对应关系,得到所述目标缺陷点的损伤阈值,其中,所述对应关系为目标缺陷点的峰值荧光强度与损伤阈值的对应关系。具体实施过程可以参照上述系统实施例中数据处理装置的相应处理过程,此处不再赘述。
在一种可选的实施例中,上述方法还包括:数据处理装置根据所确定的目标缺陷点的个数,确定所述待测元件是否通过质量检测。具体实施过程可以参照上述系统实施例中数据处理装置的相应处理过程,此处不再赘述。
本说明书实施例所提供的缺陷确定方法,其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同,为简要描述,方法实施例部分未提及之处,可参考前述系统实施例中的相应内容。
如图12所示,本说明书实施例还提供了一种缺陷确定方法,可以由上述缺陷确定系统中的数据处理装置执行。所述方法包括以下步骤S201至步骤S203。
步骤S201,获取待测元件表面的荧光图像以及散射光图像。
举例来讲,待测元件可以为晶体元件,如KDP/DKDP晶体。荧光图像为通过采集待测元件表面激发的荧光信号得到的,散射光图像为通过采集待测元件表面的散射光信号得到的。
步骤S202,根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点。
步骤S203,若存在所述参考缺陷点,则针对每个参考缺陷点,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
其中,预设激光辐照处理包括依次按照预设激光通量序列中每个激光通量对该参考缺陷点进行辐照,且激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值。
本实施例中,预设激光通量阈值根据实际应用场景中待测元件的基准激光损伤阈值确定,例如,预设激光通量阈值可以为待测元件的基准激光损伤阈值。
需要说明的是,上述步骤S201至步骤S203的具体实施过程可以参照上述系统实施例以及方法实施例中的相应处理过程,此处不再赘述。
在一种可选的实施例中,上述判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点,包括:
依次将所述预设激光通量序列中每个激光通量作为当前激光通量,采集按照所述当前激光通量对该参考缺陷点进行辐照后,该参考缺陷点处的参考荧光强度和参考散射光强度,其中,所述预设激光通量序列中的激光通量按照由小到大的顺序排列;
通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考荧光强度与该参考缺陷点处的初始荧光强度进行对比,得到该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量,其中,所述初始荧光强度为所述荧光图像中该参考缺陷点处的荧光信号强度;
通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考散射光强度与该参考缺陷点处的初始散射光强度进行对比,得到该参考缺陷点的散射光信号强度的降低量,其中,所述初始散射光强度为所述散射光图像中该参考缺陷点的散射光信号强度;
判断所述荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且所述散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
在一种可选的实施例中,上述将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点之后,还包括:获取在对所述目标缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,所述目标缺陷点处的峰值荧光强度;基于所述峰值荧光强度以及预先确定的对应关系,得到所述目标缺陷点的损伤阈值,其中,所述对应关系为目标缺陷点的峰值荧光强度与损伤阈值的对应关系。具体实施过程可以参照上述系统实施例中数据处理装置的相应处理过程,此处不再赘述。
在一种可选的实施例中,上述方法还包括:根据所确定的目标缺陷点的个数,确定所述待测元件是否通过质量检测。具体实施过程可以参照上述系统实施例中数据处理装置的相应处理过程,此处不再赘述。
本说明书实施例所提供的缺陷确定方法,其实现原理及产生的技术效果和前述系统以及方法实施例相同,为简要描述,本方法实施例部分未提及之处,可参考前述系统以及方法实施例中的相应内容。
另外,如图13所示,本说明书实施例还提供了一种缺陷确定装置,可以应用于上述缺陷确定系统中的数据处理装置。该缺陷确定装置300包括:
获取模块301,用于获取待测元件表面的荧光图像以及散射光图像;
参考缺陷确定模块302,用于根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;
目标缺陷确定模块303,用于若存在所述参考缺陷点,则针对每个参考缺陷点,对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理,若在所述预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量低于第一预设值且散射光信号强度的降低量低于第二预设值,则将参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点;
其中,所述预设激光辐照处理包括依次按照预设激光通量序列中每个激光通量对该参考缺陷点进行辐照,且所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值。
在一种可选的实施例中,上述目标缺陷确定模块303用于:
依次将所述预设激光通量序列中每个激光通量作为当前激光通量,采集按照所述当前激光通量对该参考缺陷点进行辐照后,该参考缺陷点处的参考荧光强度和参考散射光强度,其中,所述预设激光通量序列中的激光通量按照由小到大的顺序排列;
通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考荧光强度与该参考缺陷点处的初始荧光强度进行对比,得到该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量,其中,所述初始荧光强度为所述荧光图像中该参考缺陷点处的荧光信号强度;
通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考散射光强度与该参考缺陷点处的初始散射光强度进行对比,得到该参考缺陷点的散射光信号强度的降低量,其中,所述初始散射光强度为所述散射光图像中该参考缺陷点的散射光信号强度;
判断所述荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且所述散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
在一种可选的实施例中,上述缺陷确定装置300还包括:损伤阈值确定模块,用于:
获取在对所述目标缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,所述目标缺陷点处的峰值荧光强度;
基于所述峰值荧光强度以及预先确定的对应关系,得到所述目标缺陷点的损伤阈值,其中,所述对应关系为目标缺陷点的峰值荧光强度与损伤阈值的对应关系。
在一种可选的实施例中,上述缺陷确定装置300还包括:检测模块,用于根据所确定的目标缺陷点的个数,确定所述待测元件是否通过质量检测。
在一种可选的实施例中,预设激光通量阈值为所述待测元件的基准激光损伤阈值,所述基准激光损伤阈值为所述待测元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值。
在一种可选的实施例中,待测元件为采用金刚石单点飞切加工的晶体元件。
以上各模块可以是由软件代码实现,此时,上述的各模块可存储于数据处理装置的存储器内。以上各模块同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本说明书实施例所提供的缺陷确定装置300,其实现原理及产生的技术效果和前述系统、方法实施例相同,为简要描述,装置实施例部分未提及之处,可参考前述系统和方法实施例中的相应内容。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种缺陷确定方法,其特征在于,包括:
获取待测元件表面的荧光图像以及散射光图像;
根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;
若存在所述参考缺陷点,则针对每个参考缺陷点,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点;
其中,所述预设激光辐照处理包括依次按照预设激光通量序列中每个激光通量对该参考缺陷点进行辐照,且所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值,所述预设激光通量阈值为所述待测元件的基准激光损伤阈值,所述基准激光损伤阈值为所述待测元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点,包括:
依次将所述预设激光通量序列中每个激光通量作为当前激光通量,采集按照所述当前激光通量对该参考缺陷点进行辐照后,该参考缺陷点处的参考荧光强度和参考散射光强度,其中,所述预设激光通量序列中的激光通量按照由小到大的顺序排列;
通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考荧光强度与该参考缺陷点处的初始荧光强度进行对比,得到该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量,其中,所述初始荧光强度为所述荧光图像中该参考缺陷点处的荧光信号强度;
通过将每次辐照后该参考缺陷点处的参考散射光强度与该参考缺陷点处的初始散射光强度进行对比,得到该参考缺陷点的散射光信号强度的降低量,其中,所述初始散射光强度为所述散射光图像中该参考缺陷点的散射光信号强度;
判断所述荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且所述散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点之后,还包括:
获取在对所述目标缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,所述目标缺陷点处的峰值荧光强度;
基于所述峰值荧光强度以及预先确定的对应关系,得到所述目标缺陷点的损伤阈值,其中,所述对应关系为目标缺陷点的峰值荧光强度与损伤阈值的对应关系。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据所确定的目标缺陷点的个数,确定所述待测元件是否通过质量检测。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待测元件为采用金刚石单点飞切加工的晶体元件。
6.一种缺陷确定装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取待测元件表面的荧光图像以及散射光图像;
参考缺陷确定模块,用于根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;
目标缺陷确定模块,用于若存在参考缺陷点,则针对每个参考缺陷点,对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理,若在所述预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量低于第一预设值且散射光信号强度的降低量低于第二预设值,则将参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点;
其中,所述预设激光辐照处理包括依次按照预设激光通量序列中每个激光通量对该参考缺陷点进行辐照,且所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值,所述预设激光通量阈值为所述待测元件的基准激光损伤阈值,所述基准激光损伤阈值为所述待测元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值。
7.一种缺陷确定方法,其特征在于,所述方法包括:
将第一激光输出装置输出的第一激光、第二激光输出装置输出第二激光以及第三激光输出装置输出的第三激光在待测元件表面的光斑调试重合,并执行图像采集步骤;
其中,所述图像采集步骤包括:通过所述第一激光输出装置输出第一激光照射到所述待测元件表面,以使得所述待测元件表面缺陷在所述第一激光的激发下产生的荧光信号在成像装置上成像,并将得到的荧光图像发送给数据处理装置;以及通过所述第二激光输出装置输出第二激光照射到所述待测元件表面,以使得所述待测元件表面缺陷形成的散射光信号在成像装置上成像,并将得到的散射光图像发送给所述数据处理装置;
数据处理装置根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;
若存在所述参考缺陷点,则通过第三激光输出装置按照预设激光通量序列输出第三激光,对每个参考缺陷点进行预设激光辐照处理,并在每次辐照后执行所述图像采集步骤,其中,所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值,所述预设激光通量阈值为所述待测元件的基准激光损伤阈值,所述基准激光损伤阈值为所述待测元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值;
所述数据处理装置针对每个参考缺陷点,根据所述成像装置采集的荧光图像和散射光图像,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
8.一种缺陷确定系统,其特征在于,所述系统包括:第一激光输出装置、第二激光输出装置、第三激光输出装置、成像装置以及数据处理装置;
所述第一激光输出装置用于输出第一激光照射到待测元件表面,以得到所述待测元件表面缺陷在所述第一激光的激发下产生的荧光信号;
所述第二激光输出装置用于输出第二激光照射到待测元件表面,以得到所述待测元件表面缺陷形成的散射光信号;
所述成像装置用于对所述荧光信号进行成像,将得到的荧光图像发送给所述数据处理装置,以及对所述散射光信号进行成像,将得到的散射光图像发送给所述数据处理装置;
所述数据处理装置用于根据所述荧光图像和所述散射光图像,确定所述待测元件表面是否存在参考缺陷点,其中,所述参考缺陷点为有荧光信号且有散射光信号的缺陷点;
所述第三激光输出装置用于若存在参考缺陷点,则按照预设激光通量序列输出第三激光,对每个参考缺陷点进行预设激光辐照处理,其中,所述激光通量序列中的最大激光通量值低于预设激光通量阈值,所述预设激光通量阈值为所述待测元件的基准激光损伤阈值,所述基准激光损伤阈值为所述待测元件表面无缺陷时测得的激光损伤阈值;
所述数据处理装置还用于针对每个参考缺陷点,判断在对该参考缺陷点进行预设激光辐照处理的过程中,该参考缺陷点的荧光信号强度的降低量是否低于第一预设值且散射光信号强度的降低量是否低于第二预设值,若是,则将该参考缺陷点确定为所述待测元件表面的目标缺陷点。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述待测元件为采用金刚石单点飞切加工的晶体元件。
CN201911226014.4A 2019-12-04 2019-12-04 缺陷确定方法、装置及系统 Active CN110927170B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911226014.4A CN110927170B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 缺陷确定方法、装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911226014.4A CN110927170B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 缺陷确定方法、装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110927170A CN110927170A (zh) 2020-03-27
CN110927170B true CN110927170B (zh) 2022-03-08

Family

ID=69857717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911226014.4A Active CN110927170B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 缺陷确定方法、装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110927170B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683865B (zh) * 2020-12-14 2022-05-13 中国科学技术大学 一种熔融石英元件的损伤阈值预测方法
CN114136756B (zh) * 2021-11-15 2024-02-20 长飞光纤光缆股份有限公司 一种光缆发泡填充绳表面缺陷检测方法及生产检测系统

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028721A1 (fr) * 1995-03-10 1996-09-19 Hitachi, Ltd. Procede d'inspection, appareil d'inspection et production d'un dispositif semi-conducteur faisant appel a ce procede et a cet appareil
WO1997002465A1 (en) * 1995-06-30 1997-01-23 Ultrapointe Corporation Method for characterizing defects on semiconductor wafers
WO2000002037A1 (en) * 1998-07-07 2000-01-13 Applied Materials, Inc. A pixel-based method and apparatus for defect detection on patterned wafers
WO2002025708A2 (en) * 2000-09-20 2002-03-28 Kla-Tencor-Inc. Methods and systems for semiconductor fabrication processes
JP2010139434A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Yamatake Corp 異物とキズ痕との判別検査装置及び検査方法
CN102841102A (zh) * 2012-09-05 2012-12-26 同济大学 一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法及装置
WO2013118351A1 (ja) * 2012-02-06 2013-08-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察方法及びその装置
CN206348270U (zh) * 2017-01-11 2017-07-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 快速三维探测光学元件亚表面缺陷的检测装置
CN108490598A (zh) * 2018-03-29 2018-09-04 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种光学元件体散射缺陷探测装置及探测方法
CN109459438A (zh) * 2018-11-27 2019-03-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种缺陷检测设备及方法
CN110161039A (zh) * 2019-05-05 2019-08-23 长春理工大学 一种高功率连续激光损伤阈值自动测试装置
CN110508811A (zh) * 2019-09-06 2019-11-29 汕头市瑞祥模具有限公司 一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4908925B2 (ja) * 2006-02-08 2012-04-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ ウェハ表面欠陥検査装置およびその方法
US9297759B2 (en) * 2012-10-05 2016-03-29 Seagate Technology Llc Classification of surface features using fluorescence

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028721A1 (fr) * 1995-03-10 1996-09-19 Hitachi, Ltd. Procede d'inspection, appareil d'inspection et production d'un dispositif semi-conducteur faisant appel a ce procede et a cet appareil
WO1997002465A1 (en) * 1995-06-30 1997-01-23 Ultrapointe Corporation Method for characterizing defects on semiconductor wafers
WO2000002037A1 (en) * 1998-07-07 2000-01-13 Applied Materials, Inc. A pixel-based method and apparatus for defect detection on patterned wafers
WO2002025708A2 (en) * 2000-09-20 2002-03-28 Kla-Tencor-Inc. Methods and systems for semiconductor fabrication processes
JP2010139434A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Yamatake Corp 異物とキズ痕との判別検査装置及び検査方法
WO2013118351A1 (ja) * 2012-02-06 2013-08-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察方法及びその装置
CN102841102A (zh) * 2012-09-05 2012-12-26 同济大学 一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法及装置
CN206348270U (zh) * 2017-01-11 2017-07-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 快速三维探测光学元件亚表面缺陷的检测装置
CN108490598A (zh) * 2018-03-29 2018-09-04 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种光学元件体散射缺陷探测装置及探测方法
CN109459438A (zh) * 2018-11-27 2019-03-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种缺陷检测设备及方法
CN110161039A (zh) * 2019-05-05 2019-08-23 长春理工大学 一种高功率连续激光损伤阈值自动测试装置
CN110508811A (zh) * 2019-09-06 2019-11-29 汕头市瑞祥模具有限公司 一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
The characterization or 0.1mum LPD (light point defect) patterns in mass production of silicon wafer;Han-Seog Oh等;《Proceedings of the Eighth International Symposium on Silicon Materials Science and Technology.Silicon Materials Science and Technology》;19981231;vil.707-23 *
熔石英元件抛光加工亚表面缺陷的检测;王洪祥等;《材料科学与工艺》;20150430;第23卷(第2期);第8-12页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110927170A (zh) 2020-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2604607B2 (ja) 欠陥分布測定法および装置
US8599379B2 (en) Method for inspecting defects and defect inspecting apparatus
Lamaignère et al. An accurate, repeatable, and well characterized measurement of laser damage density of optical materials
CN106770128B (zh) 快速三维探测光学元件亚表面缺陷的检测装置及检测方法
CN110927170B (zh) 缺陷确定方法、装置及系统
CN106442538A (zh) 一种基于偏振成像的光学元件损伤检测装置及方法
CN114839145A (zh) 一种激光损伤分析测试仪器
CN112730383B (zh) 一种用于在线检测的光纤阵列libs探测系统
JP2007071831A (ja) 光学材料の評価方法および装置
CN107884423B (zh) 一种基于典型缺陷特征的kdp晶体损伤阈值预测方法
CN112378930A (zh) 一种基于脉冲激光的熔覆层表面及深层瑕疵检测方法
Sheehan et al. Automated damage test facilities for materials development and production optic quality assurance at Lawrence Livermore National Laboratory
KR20170087328A (ko) 비전검사모듈 및 비전검사방법
CN109668906A (zh) 一种用于测定光学膜层激光损伤阈值的测量方法及装置
WO2006082932A1 (ja) 欠陥粒子測定装置および欠陥粒子測定方法
Natoli et al. Toward an absolute measurement of LIDT
CN113758939B (zh) 利用金属表面反射和散射光谱表征金属表面清洁度的方法
Hue et al. Automatic YAG damage test benches: additional possibilities
Sheehan et al. Diagnostics for the detection and evaluation of laser-induced damage
KR101862312B1 (ko) 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법
CN115728310B (zh) 一种基于点阵列在线分析的超快激光材料损伤测试方法
WO2004008125A1 (en) Detection of metal contaminants on a surface of an as-cleaned semiconductor structure based on photoluminescence measurements
Natoli et al. Localized laser damage test facility at LOSCM: real time optical observation and quantitative AFM study
WO2004008119A1 (en) Detection method and apparatus
WO2023026523A1 (ja) ラマン分光分析方法および顕微ラマン分光装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant