[发明专利]硬脆性光学材料亚表面损伤层厚度的测量方法

权利要求书

1.一种硬脆性光学材料亚表面损伤层厚度的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步，将被测工件安装于磁流变抛光机上，采用磁流变抛光的工艺，在工件光学表面上加工出一倾角为θ的微小斜面，斜剖亚表面损伤层，将亚表面损伤层中的裂纹、孔洞展现在斜面上，形成表面裂纹、孔洞；

第二步，使用腐蚀性化学试剂处理加工后的斜面，去除抛光液残留杂质及覆盖亚表面裂纹的微薄抛光重积层，将裂纹更进一步暴露、放大；

第三步，使用粗糙度轮廓仪或白光干涉仪从斜面上起始边界附近沿斜面不断进给、扫描，连续测量斜面上不同位置处的粗糙度值，记录数值并记下斜面上起始边界扫描点的位置坐标X₁；

第四步，由测得的粗糙度值数据，得到斜面上的进给值与粗糙度值之间的变化曲线，经数据处理得到粗糙度值趋向平稳的临界点或极点，记下该点的位置坐标X₂；

第五步，根据上述两点坐标X₁和X₂，求得两点之间的距离L₁＝X₂-X₁，即斜面上的裂纹层的长度L₁，由斜面倾角θ，得到对应亚表面裂纹层深度d₁＝L₁sinθ；

第六步，使用X射线应力分析仪在斜面上测得内应力区域，得到内应力层的宽度L₂，这样亚表面损伤层在斜面上的宽度即为L＝L₁+L₂，再由斜面倾角θ，得到对应亚表面损伤层深度d＝Lsinθ。

2.如权利要求1所述的硬脆性光学材料亚表面损伤层厚度的测量方法，其特征在于，使用粗糙度轮廓仪或白光干涉仪从斜面上起始边界附近沿斜面不断进给、扫描过程中，同时对加工出的微小斜面进行倾角θ的检验，根据所得误差对第五、第六步所述的亚表面裂纹层深度、亚表面损伤层深度进行校正。

3.一种硬脆性光学材料亚表面损伤层厚度的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步，将被测工件安装于磁流变抛光机上，采用磁流变抛光的工艺，在球面的任一位置剖切出一圆形平面，将亚表面损伤层中的裂纹、孔洞展现在圆形平面上，形成表面裂纹、孔洞；

第二步，使用腐蚀性化学试剂处理加工后的圆形平面，去除抛光液残留杂质及覆盖亚表面裂纹的微薄抛光重积层，将裂纹更进一步暴露、放大；

第三步，在圆形平面的圆周上任选一点P₁(X₁，Y₁，Z₁)，使用白光干涉仪从选定扫描点P₁沿水平半径从样品圆周到中心进行扫描，测得该半径上不同位置的粗糙度值数据，并记录；

第四步，由测得的不同位置的粗糙度值数据，得到水平半径上的进给值与粗糙度值之间的变化曲线，经数据处理得到粗糙度变化曲线趋向平稳的临界点或极点，记下该点的位置坐标P₂(X₂，Y₂)；

第五步，根据球面方程以及抛光深度h得到原有球面上与P₂垂直对应的点P₃的Z坐标Z₂；求出两点的差值即亚表面损伤层的厚度值d＝|Z₁-Z₂|。

4.如权利要求1或3所述的硬脆性光学材料亚表面损伤层厚度的测量方法，其特征在于，对第四步测得的粗糙度变化曲线，所述的数据处理包括：对光学玻璃样品，是通过S样条得到粗糙度变化曲线趋向平稳点对应的扫描点位置坐标实现的；对光学陶瓷样品，是通过记下粗糙度变化曲线的极点对应的扫描点位置坐标实现的。