KDP晶体抛光清洗后表面液态残留物检测方法研究
发布时间：2021-05-08 12:29
KDP（KH2PO4,磷酸二氢钾）晶体具有优良的非线性光学性能和较高的激光损伤阈值,是目前唯一可作为惯性约束核聚变装置（ICF）等高功率激光系统中倍频元件和电光调制元件的材料。KDP晶体加工过程中,磁流变抛光基液以油膜形式吸附在晶体表面难以完全去除,残留油膜对晶体表面质量和光学性能有严重影响。研究KDP晶体抛光清洗后表面残留基液油膜检测技术,对晶体表面质量评价和指导清洗过程具有重要意义。本文围绕KDP晶体抛光清洗后表面残留基液油膜的检测问题,研究基于椭偏技术的晶体表面油膜厚度检测方法,通过与原子力显微镜（AFM）测量油膜厚度结果进行对比分析,验证椭偏测量方法的可行性。椭偏测量中,根据KDP晶体的特点和油膜的分布状态,提出类似各向同性介质的单轴晶体表面薄膜椭偏测量方法,建立合适的光学模型进行数据拟合分析,并采用频域滤波的方式去除成像椭偏测量中KDP晶体表面切削纹理的影响,形成完善的KDP晶体表面残留油膜椭偏检测方法;针对AFM检测中KDP晶体基底与油膜之间边界不明确问题,通过分析幅度-频率调制模式（AM-FM）中各参数与样品表面力学特性的关系,...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 KDP晶体加工过程及残留物产生机理
1.2.1 单点金刚石切削过程
1.2.2 磁流变抛光过程
1.2.3 液态残留物吸附机理及存在状态
1.3 固体表面薄膜无损检测技术
1.3.1 薄膜检测方法研究现状
1.3.2 椭圆偏振测量技术的发展与研究现状
1.3.3 原子力显微镜在薄膜测量中的应用
1.4 主要研究内容及文章结构
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 文章结构
第二章 薄膜椭圆偏振测量技术原理及方法
2.1 薄膜椭偏测量原理
2.1.1 光在薄膜表面的反射
2.1.2 薄膜表面反射光的偏振态变化表征
2.1.3 PCSA椭偏系统测量原理和测量模式
2.1.4 椭偏数据处理过程及评价函数
2.2 单轴各向异性晶体表面薄膜椭偏测量方法
2.2.1 椭偏测量中单轴晶体基底可替代性分析
2.2.2 单轴晶体主截面检测方法
2.3 椭偏测量光学模型建立
2.3.1 结构模型
2.3.2 色散模型
2.4 薄膜测量椭偏数据拟合算法
2.4.1 模拟退火算法
2.4.2 单纯形法
2.4.3 联合算法实现与模拟分析
2.4.4 联合算法关键参数分析
2.5 本章小结
第三章 KDP晶体表面油膜厚度椭偏测量方法研究
3.1 椭偏参数灵敏度分析
3.1.1 椭偏参数随入射角度变化灵敏度分析
3.1.2 椭偏参数随油膜厚度变化灵敏度分析
3.2 KDP晶体表面残留油膜的椭偏测量总体方案
3.3 KDP基底参数的椭偏测量
3.3.1 变入射角度模式下基底参数的测量
3.3.2 成像模式下基底参数的测量
3.4 KDP晶体表面残留油膜的椭偏测量
3.4.1 变入射角度模式下残留油膜的测量
3.4.2 成像模式下残留油膜的测量
3.5 本章小结
第四章 成像椭偏测量中KDP晶体表面切削纹理影响的去除方法
4.1 缺失数据处理及纹理背景去除方法分析
4.1.1 缺失数据处理
4.1.2 纹理背景分析方法
4.2 KDP晶体成像椭偏数据图像中纹理背景去除
4.2.1 切削纹理的频域特征分析
4.2.2 KDP晶体表面切削纹理主方向提取
4.2.3 频域滤波器的构建
4.3 纹理背景去除效果评价
4.3.1 灰度共生矩阵定义
4.3.2 灰度共生矩阵特征参数
4.3.3 灰度共生矩阵构造因子分析
4.3.4 纹理背景去除效果与特征参数关系分析
4.4 纹理去除误差分析
4.5 本章小结
第五章 基于原子力显微镜的KDP晶体表面油膜检测方法研究
5.1 轻敲模式下KDP晶体表面残留油膜检测
5.1.1 接触模式刮除油膜探针压力测试
5.1.2 KDP晶体表面残留油膜厚度分布结果
5.2 AM-FM模式下KDP晶体表面残留油膜检测方法
5.2.1 样品表面弹性模量与探针频率响应的关联性分析
5.2.2 样品表面弹性模量与动态压痕深度的关联性分析
5.3 AM-FM模式下KDP晶体表面残留油膜厚度检测结果
5.3.1 KDP晶体基底AM-FM模式测量
5.3.2 抛光清洗后KDP晶体表面油膜分布AM-FM模式测量
5.3.3 抛光后KDP晶体表面油膜分布AM-FM模式测量
5.4 椭偏和原子力显微镜油膜厚度测量结果对比分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的透射光谱法测量薄膜光学参数[J]. 周伟,贾宏志,涂建坤. 光学仪器. 2016(06)
[2]MEMS制造中精确测量薄膜厚度的方法研究与比较[J]. 陈莉,尹鹏和. 传感器与微系统. 2015(10)
[3]基于广义椭偏仪的纳米结构测量理论与方法研究[J]. 陈修国,刘世元. 机械工程学报. 2015(10)
[4]原子力显微镜的几种成像模式简介[J]. 陈注里,李英姿,钱建强,阳睿. 电子显微学报. 2013(02)
[5]基于离子束抛光的KDP晶体表面嵌入铁粉清洗研究[J]. 袁征,戴一帆,解旭辉,周林,关朝亮,冯殊瑞. 人工晶体学报. 2013(04)
[6]KDP晶体的磁流变抛光工艺研究[J]. 曾育伟,李圣怡,戴一帆,彭小强,胡皓,聂徐庆. 航空精密制造技术. 2012(04)
[7]KDP晶体的研究进展[J]. 王圣来,丁建旭. 人工晶体学报. 2012(S1)
[8]KDP晶体抛光用油基磁流变液的设计和性能[J]. 魏齐龙,孟玉堂,何建国,汤光平,邹德霜,罗清. 磁性材料及器件. 2011(03)
[9]汇聚192束激光的NIF——美国利弗莫尔实验室国家点火装置今夏“点火”[J]. 冯诗齐. 世界科学. 2009(05)
[10]清洗方法对KDP晶体抛光表面质量的影响[J]. 王奔,吴东江,高航,康仁科. 人工晶体学报. 2009(02)
博士论文
[1]亚纳米精度电涡流传感器的理论和设计研究[D]. 王洪波.中国科学技术大学 2015
[2]KDP晶体单点金刚石车削关键技术研究[D]. 铁贵鹏.国防科学技术大学 2013
[3]基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D]. 孙慧贤.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]随机微粗糙表面椭偏响应的理论建模[D]. 刘源斌.哈尔滨工业大学 2017
[2]KDP晶体表面固体残留物及缺陷图像处理系统研究与实现[D]. 张云鹏.电子科技大学 2016
[3]KDP晶体抛光表面的磁场辅助液体射流清洗技术研究[D]. 徐国强.山东大学 2016
[4]椭偏仪在集成电路检测中的应用[D]. 徐鹏.电子科技大学 2013
[5]基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤评价方法研究[D]. 陈善功.天津大学 2012
[6]基于自适应遗传模拟退火算法的薄膜椭偏测量的研究[D]. 王红翠.燕山大学 2011
[7]KDP晶体微纳表面小尺度波纹对其激光损伤阈值的影响[D]. 姜伟.哈尔滨工业大学 2009
[8]KDP晶体的磁流变抛光技术研究[D]. 马彦东.国防科学技术大学 2007
[9]光学薄膜的椭圆偏振模型分析与数据处理研究[D]. 王卫.南京理工大学 2006
本文编号：3175338
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 KDP晶体加工过程及残留物产生机理
1.2.1 单点金刚石切削过程
1.2.2 磁流变抛光过程
1.2.3 液态残留物吸附机理及存在状态
1.3 固体表面薄膜无损检测技术
1.3.1 薄膜检测方法研究现状
1.3.2 椭圆偏振测量技术的发展与研究现状
1.3.3 原子力显微镜在薄膜测量中的应用
1.4 主要研究内容及文章结构
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 文章结构
第二章 薄膜椭圆偏振测量技术原理及方法
2.1 薄膜椭偏测量原理
2.1.1 光在薄膜表面的反射
2.1.2 薄膜表面反射光的偏振态变化表征
2.1.3 PCSA椭偏系统测量原理和测量模式
2.1.4 椭偏数据处理过程及评价函数
2.2 单轴各向异性晶体表面薄膜椭偏测量方法
2.2.1 椭偏测量中单轴晶体基底可替代性分析
2.2.2 单轴晶体主截面检测方法
2.3 椭偏测量光学模型建立
2.3.1 结构模型
2.3.2 色散模型
2.4 薄膜测量椭偏数据拟合算法
2.4.1 模拟退火算法
2.4.2 单纯形法
2.4.3 联合算法实现与模拟分析
2.4.4 联合算法关键参数分析
2.5 本章小结
第三章 KDP晶体表面油膜厚度椭偏测量方法研究
3.1 椭偏参数灵敏度分析
3.1.1 椭偏参数随入射角度变化灵敏度分析
3.1.2 椭偏参数随油膜厚度变化灵敏度分析
3.2 KDP晶体表面残留油膜的椭偏测量总体方案
3.3 KDP基底参数的椭偏测量
3.3.1 变入射角度模式下基底参数的测量
3.3.2 成像模式下基底参数的测量
3.4 KDP晶体表面残留油膜的椭偏测量
3.4.1 变入射角度模式下残留油膜的测量
3.4.2 成像模式下残留油膜的测量
3.5 本章小结
第四章 成像椭偏测量中KDP晶体表面切削纹理影响的去除方法
4.1 缺失数据处理及纹理背景去除方法分析
4.1.1 缺失数据处理
4.1.2 纹理背景分析方法
4.2 KDP晶体成像椭偏数据图像中纹理背景去除
4.2.1 切削纹理的频域特征分析
4.2.2 KDP晶体表面切削纹理主方向提取
4.2.3 频域滤波器的构建
4.3 纹理背景去除效果评价
4.3.1 灰度共生矩阵定义
4.3.2 灰度共生矩阵特征参数
4.3.3 灰度共生矩阵构造因子分析
4.3.4 纹理背景去除效果与特征参数关系分析
4.4 纹理去除误差分析
4.5 本章小结
第五章 基于原子力显微镜的KDP晶体表面油膜检测方法研究
5.1 轻敲模式下KDP晶体表面残留油膜检测
5.1.1 接触模式刮除油膜探针压力测试
5.1.2 KDP晶体表面残留油膜厚度分布结果
5.2 AM-FM模式下KDP晶体表面残留油膜检测方法
5.2.1 样品表面弹性模量与探针频率响应的关联性分析
5.2.2 样品表面弹性模量与动态压痕深度的关联性分析
5.3 AM-FM模式下KDP晶体表面残留油膜厚度检测结果
5.3.1 KDP晶体基底AM-FM模式测量
5.3.2 抛光清洗后KDP晶体表面油膜分布AM-FM模式测量
5.3.3 抛光后KDP晶体表面油膜分布AM-FM模式测量
5.4 椭偏和原子力显微镜油膜厚度测量结果对比分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的透射光谱法测量薄膜光学参数[J]. 周伟,贾宏志,涂建坤. 光学仪器. 2016(06)
[2]MEMS制造中精确测量薄膜厚度的方法研究与比较[J]. 陈莉,尹鹏和. 传感器与微系统. 2015(10)
[3]基于广义椭偏仪的纳米结构测量理论与方法研究[J]. 陈修国,刘世元. 机械工程学报. 2015(10)
[4]原子力显微镜的几种成像模式简介[J]. 陈注里,李英姿,钱建强,阳睿. 电子显微学报. 2013(02)
[5]基于离子束抛光的KDP晶体表面嵌入铁粉清洗研究[J]. 袁征,戴一帆,解旭辉,周林,关朝亮,冯殊瑞. 人工晶体学报. 2013(04)
[6]KDP晶体的磁流变抛光工艺研究[J]. 曾育伟,李圣怡,戴一帆,彭小强,胡皓,聂徐庆. 航空精密制造技术. 2012(04)
[7]KDP晶体的研究进展[J]. 王圣来,丁建旭. 人工晶体学报. 2012(S1)
[8]KDP晶体抛光用油基磁流变液的设计和性能[J]. 魏齐龙,孟玉堂,何建国,汤光平,邹德霜,罗清. 磁性材料及器件. 2011(03)
[9]汇聚192束激光的NIF——美国利弗莫尔实验室国家点火装置今夏“点火”[J]. 冯诗齐. 世界科学. 2009(05)
[10]清洗方法对KDP晶体抛光表面质量的影响[J]. 王奔,吴东江,高航,康仁科. 人工晶体学报. 2009(02)
博士论文
[1]亚纳米精度电涡流传感器的理论和设计研究[D]. 王洪波.中国科学技术大学 2015
[2]KDP晶体单点金刚石车削关键技术研究[D]. 铁贵鹏.国防科学技术大学 2013
[3]基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D]. 孙慧贤.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]随机微粗糙表面椭偏响应的理论建模[D]. 刘源斌.哈尔滨工业大学 2017
[2]KDP晶体表面固体残留物及缺陷图像处理系统研究与实现[D]. 张云鹏.电子科技大学 2016
[3]KDP晶体抛光表面的磁场辅助液体射流清洗技术研究[D]. 徐国强.山东大学 2016
[4]椭偏仪在集成电路检测中的应用[D]. 徐鹏.电子科技大学 2013
[5]基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤评价方法研究[D]. 陈善功.天津大学 2012
[6]基于自适应遗传模拟退火算法的薄膜椭偏测量的研究[D]. 王红翠.燕山大学 2011
[7]KDP晶体微纳表面小尺度波纹对其激光损伤阈值的影响[D]. 姜伟.哈尔滨工业大学 2009
[8]KDP晶体的磁流变抛光技术研究[D]. 马彦东.国防科学技术大学 2007
[9]光学薄膜的椭圆偏振模型分析与数据处理研究[D]. 王卫.南京理工大学 2006
本文编号：3175338
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