[发明专利]一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法

说明书

本发明公开了一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法。该装置中光源部分包括光源和光纤耦合器；探测部分包括第一准直透镜、二维扫描振镜、样品物镜和待测件；光谱仪包括第二准直透镜、透射光栅、聚焦透镜、光电探测器；控制处理部分包括图像采集卡、信号发生卡和计算机。方法为：光源光束进入光纤耦合器，出射光束经准直透镜后，通过二维扫描振镜反射到样品物镜，聚焦光斑入射至待测件表面，反射光作为参考光，后向散射光作为样品光，两束光返回到光纤耦合器发生干涉；干涉光进入光谱仪得到三维干涉信号，计算机对该干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件亚表面缺陷的评价参数。本发明结构简单、性能稳定，能够高分辨率、快速地对玻璃亚表面缺陷进行定量检测。

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像术(Optical Coherence Tomography,OCT)技术领域，特别是一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法。

背景技术

光学相干层析成像术(Optical Coherence,OCT)是一种非侵入，无缺陷，高分辨率，高灵敏度的实时成像技术。1991年，Huang等人在Science上发表了光学低相干反射仪(Optical Low Coherence Reflectometer,OLCR)对生物组织成像的图像，首次提出OCT概念。OCT系统主要包含三部分：宽带光源部分，迈克尔逊干涉光路部分和探测器部分。传统的OCT是利用参考臂的机械扫描实现深度方向的成像，并且用点探测器一次对一个待测点进行成像。该系统的成像速度较慢和成像噪声较大。1995年Fercher等采用基于光栅的光谱仪结构代替点探测器，实现了一次对整个深度的信号成像，从而出现了第二代频域OCT。频域OCT又根据光源的不同，分为谱域OCT和扫频OCT。第二代OCT系统大大的提高了成像速度和灵敏度。目前为止，OCT技术被大量的应用于眼科、皮肤科、内窥等医学领域。

光学元件的加工过程主要包括：切削，粗磨，精磨和抛光。每一个加工过程都可能会对脆性材料的表面或者亚表面造成缺陷，Preston首次提出亚表面缺陷(Subsurfacedamage,SSD)的概念，亚表面缺陷是指光学元件表面以下存在杂质，气泡，划痕，裂纹等。SSD限制了光学元件的成像质量，稳定性和耐用性。然而，由于对SSD的检测评估比较困难，目前对SSD的理解还很欠缺。在实际的机械加工过程中，不可控因素太多，导致无法找到一个统一模型去评估SSD。研究者们也采用了许多成像方法对其进行检测，例如X-ray衍射法、Raman光谱检测法等。但是上述方法都存在一定的局限性，例如X-ray衍射法采用不同类型的X射线获取图像时，由于穿透深度不同，导致测得的应力分布不同，也就是说该方法的准确性较低。而Raman光谱检测法的分辨率较高，但通常采用穿透力弱的微激光，使得该方法只能探测接近表面区域的结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分辨率高、速度快的定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，包括光源部分、探测部分、光谱仪和控制处理部分，其中光源部分包括超连续发光光谱光源和2*2光纤耦合器；探测部分包括第一准直透镜、二维扫描振镜、样品物镜和待测件；光谱仪包括第二准直透镜、透射光栅、聚焦透镜、光电探测器；控制处理部分包括图像采集卡IMAQ、信号发生卡DAQ和计算机；