在线判断基体是否损伤的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于激光技术领域，尤其是一种在线判断基体是否损伤的方法。
【背景技术】
[0002] 激光烧蚀技术是指激光与物质的相互作用，当高能脉冲激光辐射材料表面，表面 物质会迅速加热融化，蒸发出大量原子、电子和离子，并形成等离子体，激光诱导等离子体 会先膨胀后迅速冷却，可利用该等离子体产生的冲击波清洗材料表面，也可利用等离子体 内的原子、离子等生成新的纳米材料或薄膜，激光烧蚀技术广泛应用于艺术品修复/清洁、 纳米薄膜制备、生物分子质谱等领域。
[0003] 在纳米薄膜制备领域，如果金属基体被激光损伤，制备的薄膜内部将出现杂质，这 是必须要避免的。在艺术品修复/清洁领域，防止激光损伤基体材料是关键技术之一。因 此，检测激光烧蚀表面材料时金属基体是否损伤是激光烧蚀技术的关键。
[0004] 目前很多学者都采用仿真或回收材料显微判断损伤阈值，也有采用如专利文件 CN101165474B中采用He-Ne激光散射法，通过硅光电二极管来接收激光照射非线性晶体器 件在激光照射后散射光变化，利用计时器记录激光照射时间，计算达到损伤阈值的激光功 率密度。然而这些技术均为离线检测，如何在线判断基体是否损伤，是激光烧蚀技术急需解 决的难题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种在线判断基体是否损伤的方法。
[0006] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007] -种在线判断基体是否损伤的方法，其特征在于，
[0008] S1、激光光束烧蚀表面覆盖薄膜的金属基体，并发出等离子体闪光信号；
[0009] S2、判断激光烧蚀过程采集的等离子体闪光信号曲线是否出现凹点；若出现凹点 则金属基体损伤，否则金属基体未损伤。
[0010] 进一步，所述步骤S2中，通过拟合数据判断凹点是否存在：
[0011] 以等离子体闪光信号曲线中的最大值及其以后的数据为有效数据，采用公式
【主权项】
1. 一种在线判断基体是否损伤的方法，其特征在于， 51、 激光光束烧蚀表面覆盖薄膜的金属基体，并发出等离子体闪光信号； 52、 判断激光烧蚀过程采集的等离子体闪光信号曲线是否出现凹点；若出现凹点则金 属基体损伤，否则金属基体未损伤。
2. 如权利要求1所述的在线判断基体是否损伤的方法，其特征在于，所述步骤S2中，通 过拟合数据判断凹点是否存在： 以等离子体闪光信号曲线中的最大值及其以后的数据为有效数据，采用公式
拟合有效数据，求解 待定系数a、b、c、X(l、y(l，其中y是等离子体闪光信号的有效数据，X是有效数据对应的时间 信息； 然后采用参数
评价拟合效 果，其中，Yi是实验测量的有效数据，V 1是拟合出的理论数据，η表示有效数据的个数，S 表示测量值与拟合值之差的均方根平均值，Stl为设定衡量指标的标准值； 当S > Stl，金属基体被激光烧蚀损伤，反之，金属基体未被激光烧蚀损伤。
3. 如权利要求1所述的在线判断基体是否损伤的方法，其特征在于，所述金属基体为 Fe、Mg、Mg合金、Α1、Α1合金、Ti、Ti合金、Cu、Cu合金、Ni、Ni合金或钢。
4. 如权利要求1所述的在线判断基体是否损伤的方法，其特征在于，所述薄膜为透明 或不透明材质。
5. 如权利要求1或4所述的在线判断基体是否损伤的方法，其特征在于，所述薄膜为二 氧化硅、三氧化钛、黑漆、陶瓷、羟基磷灰石喷涂涂层，或自然氧化生成的三氧化二铁、四氧 化三铁。
6. 如权利要求1所述的在线判断基体是否损伤的方法，其特征在于，所述薄膜的厚度 为 Inm ~10mnin
【专利摘要】本发明提供了一种在线判断基体是否损伤的方法，属于激光技术领域；通过将激光光束作用于材料表面，观察激光诱导等离子体闪光的强度信号曲线是否出现凹点来判定基体是否损伤，并通过激光诱导等离子体闪光强度信号曲线中的理论最大值及其以后的数据为有效数据来进一步验证凹点是否存在；本发明方法快捷方便，可在线反馈控制调整激光烧蚀参数，有助于提高激光加工精度或产品质量，也可集成在自动化生产线上，在工业领域易于推广应用。
【IPC分类】G01N21-88
【公开号】CN104764747
【申请号】CN201510099208
【发明人】佟艳群, 石琳, 姚红兵, 任旭东, 张永康, 顾凌军, 李芙蓉
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月5日