熔石英亚表面缺陷的荧光诱导增强探测技术研究

发布时间：2022-08-12 11:32

　　熔石英光学元件是高功率激光装置中重要的组成部分,在加工成型过程中由于受力不均匀或杂质的引入会造成亚表面缺陷（如裂纹、划痕等）。因为其亚表面缺陷吸收激光的能力特别强,当激光辐照熔石英光学元件时亚表面缺陷会迅速吸收激光能量,导致局部温度急剧升高进而会发生热熔、炸裂现象造成熔石英的损伤,这种损伤称为激光诱导损伤。探测熔石英光学元件亚表面缺陷,提高熔石英光学元件的抗激光诱导损伤能力,延长光学元件的使用寿命是目前迫切需要解决的问题。荧光无损探测是一种无损探测熔石英亚表面缺陷比较好的方法,但是由于熔石英亚表面缺陷自身荧光信号相对较弱,微小的亚表面缺陷不容易被探测到,从而不利于准确的分析亚表面缺陷。本文主要通过HF酸和离子束刻蚀逐层剥离熔石英光学元件,研究熔石英亚表面缺陷的变化规律以及所在的深度范围。根据熔石英亚表面缺陷的变化规律以及所在深度范围,选择抛光的方法将荧光剂加入到熔石英亚表面缺陷中以增强其荧光强度,从而有利于熔石英亚表面缺陷的探测。本文主要结果如下:1)采用质量分数相同的HF酸溶液逐层刻蚀熔石英光学元件,熔石英光学元件的刻蚀深度分别为300nm、1μm、3μm、5μm、10μm和15μm... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 熔石英材料的损伤机理
        1.2.1 本征损伤
        1.2.2 缺陷诱导损伤
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本课题的研究目的
    1.5 本课题研究的主要内容
2 实验方法及实验设备
    2.1 实验样品介绍
    2.2 熔石英刻蚀方法和表征手段
        2.2.1 熔石英材料的刻蚀方法
        2.2.2 熔石英材料的表征手段
    2.3 熔石英亚表面缺陷检测处理系统
        2.3.1 系统概述
        2.3.2 荧光测试方法
        2.3.3 软件概述
    2.4 七频超声设备对熔石英进行超声清洗
    2.5 光学元件的损伤测试
    2.6 实验流程
        2.6.1 HF酸刻蚀实验流程
        2.6.2 离子束刻蚀实验流程
3 HF酸刻蚀熔石英亚表面缺陷剥离检测
    3.1 熔石英刻蚀的化学机理
    3.2 熔石英元件梯度刻蚀的光学显微镜图像与荧光图像对标
    3.3 熔石英光学元件表面散射光缺陷检测
    3.4 熔石英光学元件亚表面荧光缺陷检测
    3.5 本章小结
4 熔石英亚表面缺陷离子束剥离检测及诱导损伤
    4.1 绪论
    4.2 荧光和散射缺陷随着刻蚀深度的变化
    4.3 光热弱吸收值随着刻蚀深度的变化
    4.4 表面粗糙度随着刻蚀深度的变化
    4.5 损伤阈值随着刻蚀深度的变化
    4.6 荧光剂的选择以及熔石英加入荧光剂后信号强度变化
    4.7 本章小结
5 结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文



本文编号：3675801