[发明专利]基于微分散射的亚埃级超光滑透明表面测试系统

说明书

技术领域

本发明是一种应用于亚埃级超光滑透明表面的高精度测试系统，属光学检测领域。 

背景技术

在激光陀螺的研制生产过程中，超光滑基片是极其重要的，它是制作高质量高反镜的基础。目前，为了满足高精度激光陀螺研制生产的需要，经过超抛的熔石英或微晶玻璃基片的表面均方根粗糙度(RMS)已经做到了小于1?，甚至达到了0.6 ?（原子力显微镜测量数据），这几乎是目前所有高级表面测试仪器的测试极限，对超光滑基片表面的测试和挑选具有极大的挑战性。鉴于激光陀螺对反射镜表面粗糙度的严苛要求以及反射镜表面粗糙度与散射的直接关系，在激光陀螺反射镜的加工过程中常采用光散射法对超光滑基片表面进行检测。 

相对于其他的表面测试系统，利用光散射法对超光滑表面的测量具有速度快，测试面积大，费用低廉，简单易操作等特点。但是，由于散射光的强度本身较弱，一方面不容易被精确探测，另一方面也容易受到外界的干扰，导致引入较大的测量误差。所以，最大限度的抑制外界噪声，精确高效地测量基片的表面粗糙度一直都是人们关注的一个难点问题。 

对于高精度激光陀螺研制生产过程中使用的透明基片来说，当光入射到基片上时，其表面微观起伏会引起光的散射，称为表面散射；同时，其内部折射率的起伏也会产生光的散射，称为基片的体散射。由于需要检测的基片表面非常光滑，表面散射非常微弱，如果伴随有基片的体散射，将导致测量数据不能真实反映基片表面的微观结构信息，甚至可能发生表面散射完全被体散射淹没的情况。所以对于亚埃级超光滑透明基片来说，如何有效抑制体散射的影响，独立有效测量基片的表面散射将是一个亟待解决的问题。 

发明内容

本发明的目的是：利用光的偏振特性消除透明基片体散射，独立有效的测量基片的表面散射，借此来表征亚埃级超光滑表面的微观结构。 

为实现本发明目的采用的技术解决方案是： 

一种基于微分散射的亚埃级超光滑表面测试系统，由光源系统，转台系统，样品台系统，光电检测系统，数据采集及显示系统五个部分组成。利用散射光的偏振特性从原理上完全消除体散射，从系统设计上有效抑制外界噪声，保证测试系统长时间稳定运行，从而保证系统的重复测试精度：（1）全刚性联接结构；（2）精确的转动角度控制；（3）高效率的光电探测装置；（4）精确可控且重复性高的偏振方向调节；（5）高效的数据采集系统及数据分析显示系统。

本发明的优点是：从原理上完全消除基片体散射对表面散射测试的影响，可以最大限度的抑制体散射；采用双小孔光阑作为微分散射的探测前端，抑制杂散光等噪声对探测精度的影响；在增加系统成本较少的前提下，极大的提高了测量系统的精度；采用全刚性联接安装方式，消除了仪器相对位置变动带来的测试误差；系统使用独立控制，协同合作的方式，结构简单、成本低、可靠性高。 

附图说明

图1为系统测量原理示意图。 

图2为测量系统整体结构示意图。图中：1.光源；2，8.小孔光阑；3.起偏器；4.基片；5，6.转台；7.光吸收器；9.检偏器；10.光电探测系统；11.数据分析及显示系统 

图3为转台系统结构示意图。图中：A.光学平台；B1，B2.转台固定板；C1，C2.结构参数相同的转台；D.样品支撑柱；E.测量系统延伸板 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。