[发明专利]一种单晶硅棒缺陷超声检测系统

说明书

本发明公开了一种单晶硅棒缺陷超声检测系统，所述收发同体超声探头和超声接收探头的数量均为两个，分别安装在可转动圆桶的左右两侧、前后两侧，所述可转动圆桶的内底面上开设有相互垂直的水平滑轨和竖直滑轨，水平滑轨和竖直滑轨上均滑动安装有带伺服装置的夹持块，所述收发同体超声探头和超声接收探头均通过电动伸缩杆与固定支架的上端相连，还包括数据接收处理模块，人机操作模块，三维模型建立模块，虚拟作动器，虚拟传感器和转移节点模块。本发明采用双树复小波对所接收到的超声回波数据进行了多尺度分解并重构，提高了检测的精确度，且在可在检测过程中生成动态的三维单晶硅棒体，进一步提高了检测的精确度。

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，用于对单晶硅缺陷的无损检测，涉及一种单晶硅棒缺陷超声检测系统，本发明还涉及一种单晶硅棒缺陷超声检测方法。

背景技术

单晶硅缺陷，是对于晶体的周期性对称的破坏，使得实际的晶体偏离了理想晶体的晶体结构。种类有点、直径、线、面和体缺陷，表现为包裹体、气泡、空洞等，这是由于制备过程中，温度、振动等一些偶然因素的影响造成的。缺陷对切片工序产生着重要的影响，常见为破坏生产设备，降低生产效率，产品质量参差不齐。其检测方法任然停留在传统检测工艺上。

近几年来，超声波在混凝土、陶瓷等一些非金属材料无损检测方面有了较大的发展。虽然对非金属的研究历史已有几十年，但是针对单晶硅材料进行无损检测的研究，国内外尚无相关报道。因此根据超声检测技术的优点及适应范围，立足国内现有设备状况及材料检测规范要求，进一步完善单晶硅缺陷检测的方法与评价手段，提高检测结果的可靠性，提高单晶硅切片工序的生产效率，保证产品质量，开发超声仪的应用市场，解决工程应用是非常有必要性的。

超声波无损检测常用方法有反射法和透射法两种。反射法发射接收探头一体，脉冲能量在接收时变化量较大，但波形变化较小，能检测到小的缺陷。但当缺陷距离表面位置在声波近厂内，检测出现盲区。透射法检测时缺陷会遮挡部分声能，缺陷波幅度低，不存在盲区，但透射法两侧探头的水平直线度问题会产生不必要的误差，影响检测结果。由于缺陷的检测室通过观察接受波形的衰减幅度来评定的，故无法确定缺陷在晶体中的位置(缺陷的埋藏深度)。

另一方面，由于单晶硅棒的形状是圆柱形，能够紧密接触的部位面积很少，导致耦合进硅棒中的超声波少。而超声波束的外围部分会因为单晶硅棒的边界圆弧向外反射，而且可能在探头和单晶硅棒的外围空隙部分反复反射，对波形的识别造成困难，增加缺陷检测难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种单晶硅棒缺陷超声检测系统，利用超声波透射法和反射法相结合的方法，实现了单晶硅棒缺陷的检测，且在可在检测过程中生成动态的三维单晶硅棒体，进一步提高了检测的精确度。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种单晶硅棒缺陷超声检测系统，包括可转动圆桶和固定支架，可转动圆桶外壁下端均匀设有角度刻度线，可转动圆桶内卡接有待检测的圆柱形单晶硅棒，在待检测的圆柱形单晶硅棒直径对称的圆壁之外分别设置有收发同体超声探头和超声接收探头，收发同体超声探头和超声接收探头位于同一水平面上，其特征在于，所述收发同体超声探头和超声接收探头的数量均为两个，分别安装在可转动圆桶的左右两侧、前后两侧，所述可转动圆桶的内底面上开设有相互垂直的水平滑轨和竖直滑轨，水平滑轨和竖直滑轨上均滑动安装有带伺服装置的夹持块，所述收发同体超声探头和超声接收探头均通过电动伸缩杆与固定支架的上端相连，还包括

数据接收处理模块，用于根据所接收到的超声回波数据特性，设定最佳分解层数，并按照最佳分解层数对所接收到的超声回波数据进行双树复小波变换，得到各层分解系数，然后对所得的各层分解系数分别进行重构，得到各层重构的超声回波数据，并将所得的重构的超声回波数据发送到三维模型建立模块；