The invention discloses a detection device for spherical defects based on interference microscopy and its detection method. An improved polarized Linnik interferometric microscopic system is built by using two identical microscopic objective lenses. For the first time, concave spherical mirror is used as a standard reference mirror, and a pair of orthogonal polarized light with phase delay is generated by short coherent laser combined with Michelson interferometric structure as a light source. The phase difference of the interference cavity of the polarized Linnik interferometer is compensated for the phase delay between the reference light and the test light. Four phase shifts are collected by PZT spatial phase shifting, and the information of surface defects is obtained by phase shifting algorithm. The device has good imaging quality, high fringe contrast, simple and reliable system, and is suitable for detecting spheres of different diameters.
【技术实现步骤摘要】
基于干涉显微的微球面缺陷检测装置及其检测方法
本专利技术属于表面缺陷检测领域,具体涉及一种基于干涉显微的微球面缺陷检测装置及其检测方法。
技术介绍
微小球面作为最常用的元器件形态之一,被应用于航天、军事、工业、医疗等诸多领域,微小球面的表面面型精度对其性能有着至关重要的影响。尤其在惯性约束核聚变中的点火靶丸,其表面孤立缺陷的高度、横向宽度以及数量都受到严格限制。传统技术对微小球面进行检测采用的原子力显微镜及共聚焦显微镜等手段,具有纵向测量精度高等优点,但其单次测量范围非常小,横向分辨率由扫描轨迹的疏密程度决定,检测效率也较低,检测精度受扫描机构运动误差影响严重,而且轨迹间的孤立缺陷点容易被遗漏。数字全息显微技术记录含有被观测物体波前信息的全息图,再通过计算机对所记录的全息图进行数值重建来得到被测物体的相位和振幅(光强)信息,进而完成数字三维重构,但其采用非共光路系统,光学元件多,质量难以保证,系统误差大,容易受环境振动干扰,样品的形貌信息获取需要采用无镜成像衍射反演技术,需将CCD靶面的振幅、相位分布映射成像到样品表面,计算复杂;相移衍射干涉技术利用单模光纤或小孔产生标准球面波作参考光进行干涉,但其并不直接对微球成像,待测微球尺寸变化时容易带来较大的系统误差。传统的干涉显微镜使用平面参考镜,对微球测量时有效视场较小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于干涉显微的微球面缺陷检测装置及其检测方法,能够避免特殊光学元件的使用,提高干涉对比度,保证不同直径样品测量时的成像质量。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种基于干涉显微的微球面缺陷检测装置,包括短 ...
【技术保护点】
1.一种基于干涉显微的微球面缺陷检测装置,其特征在于:包括短相干激光器(1)、半波片(2)、直角棱镜(3)、第一偏振分光棱镜(4)、第一角锥棱镜(5)、PZT移相器(6)、第二角锥棱镜(7)、延迟平移台(8)、光纤耦合器(9)、单模保偏光纤(10)、光纤法兰(11)、分光棱镜(12)、对点毛玻璃(13)、平移台(14)、补偿镜(15)、第二偏振分光棱镜(16)、第一λ/4波片(17)、第一显微物镜(18)、第二λ/4波片(20)、第二显微物镜(21)、参考镜(22)、偏振片(23)、管镜(24)和CCD相机(25);直角棱镜(3)的反射面与第一偏振分光棱镜(4)的分光面平行,第一角锥棱镜(5)设置于PZT移相器(6)的运动端面上,第二角锥棱镜(7)设置于延迟平移台(8)上,光纤法兰(11)、分光棱镜(12)、对点毛玻璃(13)设置在平移台(14)上;短相干激光器(1)的出射激光经半波片(2)垂直入射至直角棱镜(3),直角棱镜(3)的反射面将其转向后入射至第一偏振分光棱镜(4),并与第一偏振分光棱镜(4)的分光面呈45°角入射,在第一偏振分光棱镜(4)的分光面分成偏振方向相互垂直的参考光 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于干涉显微的微球面缺陷检测装置,其特征在于:包括短相干激光器(1)、半波片(2)、直角棱镜(3)、第一偏振分光棱镜(4)、第一角锥棱镜(5)、PZT移相器(6)、第二角锥棱镜(7)、延迟平移台(8)、光纤耦合器(9)、单模保偏光纤(10)、光纤法兰(11)、分光棱镜(12)、对点毛玻璃(13)、平移台(14)、补偿镜(15)、第二偏振分光棱镜(16)、第一λ/4波片(17)、第一显微物镜(18)、第二λ/4波片(20)、第二显微物镜(21)、参考镜(22)、偏振片(23)、管镜(24)和CCD相机(25);直角棱镜(3)的反射面与第一偏振分光棱镜(4)的分光面平行,第一角锥棱镜(5)设置于PZT移相器(6)的运动端面上,第二角锥棱镜(7)设置于延迟平移台(8)上,光纤法兰(11)、分光棱镜(12)、对点毛玻璃(13)设置在平移台(14)上;短相干激光器(1)的出射激光经半波片(2)垂直入射至直角棱镜(3),直角棱镜(3)的反射面将其转向后入射至第一偏振分光棱镜(4),并与第一偏振分光棱镜(4)的分光面呈45°角入射,在第一偏振分光棱镜(4)的分光面分成偏振方向相互垂直的参考光与测量光,第一偏振分光棱镜(4)的透射光作为参考光入射至第一角锥棱镜(5),经第一角锥棱镜(5)反射的光再经第一偏振分光棱镜(4)透射后入射至光纤耦合器(9);第一偏振分光棱镜(4)的反射光作为测量光入射至第二角锥棱镜(7),经第二角锥棱镜(7)反射后,再与第一偏振分光棱镜(4)的分光面呈45°角入射至第一偏振分光棱镜(4),经第一偏振分光棱镜(4)反射后入射至光纤耦合器(9);偏振方向相互正交的测量光与参考光经光纤耦合器(9)耦合入单模保偏光纤(10),通过光纤法兰(11)出射,经过分光棱镜(12)与补偿镜(15)后入射至第二偏振分光棱镜(16),并与第二偏振分光棱镜(16)的分光面呈45°角入射,测量光在第二偏振分光棱镜(16)的分光面反射后依次经过第一λ/4波片(17)、第一显微物镜(18)到达被测微球(19)表面,经被测微球(19)反射后再经过第一显微物镜(18)、第一λ/4波片(17)到达第二偏振分光棱镜(16),其中一部分测量光经第二偏振分光棱镜(16)的分光面反射后再经过补偿镜(15)入射至分光棱镜(12),并与分光棱镜(12)的分光面呈45°入射,经分光棱镜(12)的分光面反射后汇聚在对点毛玻璃(13)前表面,另一部分测量光透过第二偏振分光棱镜(16)后依次经过偏振片(23)、管镜(24)到达CCD相机(25)靶面,参考光透过第二偏振分光棱镜(16)后依次经过第二λ/4波片(20)、第二显微物镜(21)到达参考镜(22)表面,经参考镜(22)反射后再经过第二显微物镜(21)、第二λ/4波片(20)到达第二偏振分光棱镜(16),其中一部分测量光透过第二偏振分光棱镜(16)后经过补偿镜(15)入射至分光棱镜(12),并与分光棱镜(12)分光面呈45°入射,经分光棱镜(12)的分光面反射后汇聚在对点毛玻璃(13)前表面,另一部分测量光经过第二偏振分光棱镜(16)的分光面反射后依次经过偏振片(23)、管镜(24)到达CCD相机(25)靶面,...
【专利技术属性】
技术研发人员:马骏,魏聪,李建欣,朱日宏,陈磊,王宗伟,高党忠,孟婕,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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