【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量样品表面光束参数的测试片、装置及方法，特别涉及一种汇聚光束的三维轮廓测试技术。
技术介绍
1、在一些基于光学信号的样品表面缺陷检测装置中，激光发生模块出射的激光光束经过汇聚透镜后，形成一个很小的汇聚光斑，这个很小的汇聚光斑在样品表面产生新的散射信号，或者非线性光学信号。信号接收模块对信号强度进行处理分析，从而识别出待测样品表面的缺陷。汇聚光斑的尺寸在这里起到一个非常重要的作用，汇聚光斑尺寸越小，能量密度越高，对应的信号强度也越大。因此，对检测装置中的汇聚光斑尺寸测量是非常必要的。
2、对光斑尺寸的测量一直是重点，也是难点。人们在该领域不断尝试新的技术，以获得更好的测量效果。近年来，比较典型的现有技术有以下几种：
3、第一种：直接测量法(ccd法)
4、该方法的具体应用，可以参考专利cn 105203027 a《一种激光光斑尺寸的测量装置和方法》中的方案描述。以下为对其相关内容的概述：
5、从左向右为待测激光的传输方向，待测激光的激光光源在图1的左侧，图中并未示出。如图1所示，待测激光为高斯光束，第一透镜102和第二透镜103为薄透镜；选取待测激光在位置101处的光斑尺寸进行测量，第一透镜102与位置101在光轴上的距离等于第一透镜102的焦距f1，第一透镜102与第二透镜103在光轴上的距离为l，第二透镜3与ccd图像传感器104在光轴上的距离等于第二透镜的焦距f2。如果ccd上获得了光斑尺寸为d2，则位置1处的光斑尺寸为d2×f2/f1。
6、该
7、第二种：视觉方法
8、该方法的具体应用，可以参考专利cn 108955582 a《激光聚焦光斑面积测量装置》中的方案描述。以下为对其相关内容的概述：
9、如图2所示，激光201照射在测试纸202上，图像采集装置203获得测试纸上的光斑轮廓204，再通过视觉标定的方法，计算出光斑尺寸的大小。
10、该方法存在的问题及缺点是：1)该方案中选用的测试纸202是照相纸，很容易被激光烧坏；2)测量非常小的光斑时，图像采集装置203的镜头的倍率很大，会使得图像采集装置203过于接近测试纸202，从而产生空间干涉的问题。
11、第三种：刀口法
12、该方法的具体应用，可以参考文献《measurement ofgaussian laser beamradius using the knife-edge technique:improvement on data analysis》中的方案描述。以下为对其相关内容的概述：
13、如图3所示，光束穿过透镜301后，在待测光斑位置，用一个光阑302(blade)沿着垂直于光束传播方向的方向运动。在光束后方放置一个光电探测器303，光电探测器303获得光阑302运动过程对应的信号强度曲线后，利用拟合公式对强度曲线进行拟合，如图4所示，从而求解出光斑尺寸。
14、该方法存在的问题及缺点是：该方案只适用于测试透射光路的光斑尺寸，对光线不能透射的情况就无能为力了。
15、第四种：反射测试法
16、在2021年6月提出申请的专利cn 216247130 u《一种检测设备》中，涉及了利用反射光路的光斑尺寸测量装置。
17、如图5所示，检测设备包括：光源组件401，用于产生待光斑检测的待测光束；参考件402，用于对该待测光束进行反射，形成出射光束，且该参考件402能够相对于该待测光束移动，使该待测光束完全照射至该参考件402以及完全未照射至该参考件402；探测组件403，设置于该出射光束的传输路径上，用于获取该参考件402移动过程中，所得到的该出射光束中的各波长光束的光束强度形成光谱数据，并根据该光谱数据获取待测光束的多个波长中的一者或多者组合在检测面形成的光斑尺寸。
18、该专利说明书的第56段又做了进一步的说明：本实施例中，参考件402可以为刀口组件，在其他实施例中，参考件也可以为其他能够满足光束处理要求的部件。
19、虽然该专利中并未提供其他类型的参考件，但其利用反射光路对光斑尺寸进行测量的方案仍然在测量光斑的探索中又更进了一步，解决了前述三种方案中的部分问题。
20、不过，该方法仍然有其问题及缺点，即：该方案的成本和实现难度仍然较高，不利于技术的推广及应用。该参考件402的一部分不反光，另一部分反光，不反光的部分需要特别的工艺，比如挖空，会提高成本。此外，该方法的能达到的测量精度也是有限的，在实际使用中的很多场合恐仍不堪用。因为，从无信号到有信号的转折点，要精确地获得较为困难。作为光斑尺寸计算的参数，其精确度影响了最终结果的精确度。
21、综上所述，目前现有技术所采用的方法，均有不同程度的不足之处，在使用上有诸多的不便。如，使用条件受限，只适用于测试透射光路的光斑尺寸，不能适用于对光线不能透射的情况；测试材料易损；空间受限，各部件间易产生干涉；即便是已经做出了部分改进的第四种方法，依然面临着高昂的成本和较高的实现难度的压力，而且，测量精度有限，在实际使用中的很多场合恐仍不堪用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低成本、易于实现的利用反射光进行光斑尺寸测量的技术方案，并解决样品表面的光斑参数无法精确测量的问题。
2、本专利技术的技术方案，首先提出了一种测试片，利用该测试片相邻的测试图案的反射率不同的特点，能够根据根据待测光斑在该测试片上移动的过程中所产生的反射光束的信号强度的变化，计算出该待测光斑的尺寸。其次，提出了一种应用该测试片进行光学测试的装置和方法，以完整实现测量的目的。最后，在前述技术方案的基础上，又提供了一系列的改进，对测量效率的提高、测量结果的精度提高、三维轮廓尺寸的获得、测量过程的便利性、测量过程实现难度的降低、测量用品管理的便利性、以及测量成本的降低等诸多方面均有不同程度的改善。
3、第一方面，本专利技术实施例提出一种测试片，该测试片包括：
4、m个测试区域。m≥1。每个该测试区域有预设的待测光斑尺寸。
5、每个该测试区域包括2个以上的测试图案。
6、当光束照射到该测试图案上时，能够发生镜面反射。
7、同属于一个该测试区域的该测试图案的尺寸相同，且相邻的该测试图案的反射率不同。该尺寸包括长度、宽度、高度。
8、以第i个该测试区域的该测试图案的平面尺寸为ai，以该第i个该测试区域的该待测光斑尺寸为bi，则应满足ai＞bi。1≤i≤m。
9、在一些实施例中，本专利技术实施例提供的一种测试片：
10、当m≥2时，有部分或全部该测试区域组成变高测试组，即有n个该测试区域的该测试图案的平面尺寸相同但该高度各不相同。该平面尺寸包括该长度和该宽度。2≤n≤m。
11、在一些本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测试片，其特征在于，所述测试片包括：
2.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的测试片，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
9.根据权利要求1-8任一项所述的测试片，其特征在于：
10.根据权利要求1-8任一项所述的测试片，其特征在于，所述测试片还包括：
11.根据权利要求10所述的测试片，其特征在于：
12.根据权利要求11所述的测试片，其特征在于：
13.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
14.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
15.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：Ai≥5Bi。
16.一种应用如权利要求1所述的测试片(1403)进行光
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：
19.根据权利要求16-18任一项所述的装置，其特征在于：
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：
22.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于：
24.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：
25.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：
26.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：
27.一种应用如权利要求1所述的测试片(1403)进行光学测量的方法，其特征在于，所述方法包括：
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：
30.根据权利要求27-29任一项所述的方法，其特征在于：
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：
33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于：
35.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：
36.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：
37.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种测试片，其特征在于，所述测试片包括：
2.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的测试片，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的测试片，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
9.根据权利要求1-8任一项所述的测试片，其特征在于：
10.根据权利要求1-8任一项所述的测试片，其特征在于，所述测试片还包括：
11.根据权利要求10所述的测试片，其特征在于：
12.根据权利要求11所述的测试片，其特征在于：
13.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
14.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：
15.根据权利要求1所述的测试片，其特征在于：ai≥5bi。
16.一种应用如权利要求1所述的测试片(1403)进行光学测量的装置，其特征在于，所述装置还包括：
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：
19.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘文强，黄崇基，赵威威，
申请(专利权)人：上海微崇半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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