[实用新型]一种大口径超精密表面的暗场缺陷检测装置

说明书

本实用新型公开了一种大口径超精密表面的暗场缺陷检测装置，解决了现有暗场成像法存在效率低、无法自动测量整体表面的缺陷的问题。本实用新型的装置包括光源，样品固定架和成像显微镜，所述成像显微镜位于样品固定架上方且与待测样品的待测表面垂直设置，样品固定架和成像显微镜之间设置有顶端开口的穹顶罩，所述光源固定在穹顶罩内侧壁上，光源发出的照明光倾斜照射到待测样品上，且待测样品上的主反射光反射到穹顶罩外侧，待测样品上的散射光经过穹顶罩的顶端开口进入到成像显微镜内。本实用新型具有结构简单、图像对比度高、全场自动化测量、材料种类适应性广等优点。

技术领域

本实用新型涉及材料检测领域，具体涉及一种大口径超精密表面的暗场缺陷检测装置。

背景技术

金属元件或光学元件在切割、研磨、抛光、清洗过程中，不可避免地会在材料表面产生各种缺陷，这些缺陷在很大程度上影响各种元件的性能。

暗场成像法具有装置简单、测量速度快、确定性高的特点，在表面缺陷的检测中应用较为广泛。其原理是：相机垂直于待测样品，照明光源以特定的照明角度照射样品表面。当样品表面不存在缺陷时，光源发出的光线被样品镜面反射出去，没有光线进入相机镜头；当样品表面存在缺陷时，缺陷部分将光源发出的光线散射，使得一部分光线进入相机镜头，可以通过图像处理还原缺陷的位置和大小。

暗场成像法的照明方式对测量对比度有很大影响，目前的检测装置存在方向依赖的缺点，对于不同方向、不同界面的缺陷，检测效果有所差异。并且为了提高缺陷检测的分辨率，经常使用显微镜头对表面进行暗场成像，由于显微镜头的视场很小，测量中需进行人工干预，先找出大概的缺陷位置，再进行针对性的测量，其最大的缺点是效率低、无法自动测量整体表面的缺陷，不适合进行大口径超精密元件的表面缺陷检测。另外，由于透明元件具有一些与不透明元件不同的特点，测量中受到背景光影响较大，需做针对性的处理。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有暗场成像法存在效率低、无法自动测量整体表面的缺陷的问题，提供一种大口径超精密表面的暗场缺陷检测装置和测量方法，能够采用位移装置进行待测样品表面的全场扫描，并且具有结构简单、图像对比度高、全场自动化测量、材料种类适应性广等优点，因而本实用新型能够用于科学研究和工业制造中对大口径超精密表面缺陷的成像检测。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种大口径超精密表面的暗场缺陷检测装置，包括光源，样品固定架和成像显微镜，

所述成像显微镜位于样品固定架上方且与待测样品的待测表面垂直设置，样品固定架和成像显微镜之间设置有顶端开口的穹顶罩，所述光源固定在穹顶罩内侧壁上，光源发出的照明光倾斜照射到待测样品上，且待测样品上的主反射光反射到穹顶罩外侧，待测样品上的散射光经过穹顶罩的顶端开口进入到成像显微镜内。

本实用新型中，待测样品为大口径超精密表面，光源与成像显微镜的光轴重合，将成像显微镜垂直于大口径超精密表面放置，并令待检测区域与成像显微镜的成像面重合。光源发出的照明光斜入射到大口径超精密表面，主反射光倾斜反射到穹顶罩外侧。当大口径超精密表面存在缺陷时，该缺陷使得照明光产生散射光，这些散射光偏离了主反射光的传输路径，因此有一部分的散射光会经过穹顶罩顶端的开口进入到成像显微镜参与成像。由于主反射光不能参与成像，因此只有大口径超精密表面存在缺陷的地方才能激发散射光并成明亮的像；而没有缺陷的地方不能激发散射光，因此在图像上是黑色的。这样就在黑色的背景上形成了鲜明的缺陷图像，具有非常高的对比度。测量过程中，大口径超精密表面可在位移单元的驱动下移动，实现不同待检测区域的检测，使得每次测量的区域可以通过后续的拼接处理合成为整个表面的缺陷图像。

本实用新型通过结构的优化设置，能够有效用于大口径超精密金属元件或光学元件的暗场成像检测，满足光学制造和半导体工业等领域对材料表面缺陷的检测需求。并且，本实用新型具有结构简单、图像对比度高、全场自动化测量、材料种类适应性广等优点，效果十分显著。