用于激光光学地检测试样表面运动的方法和设备的制造方法

文档序号:8531737阅读:445来源:国知局
用于激光光学地检测试样表面运动的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于激光光学地检测试样表面运动的方法,在该方法中,由激光射线获得的第一基准射线与由所述激光射线获得的、对准试样的并由这个试样反射的第一测量射线在第一光折变/电光元件中叠加。由第一光折变/电光元件中射出的光线转换成第一电信号并且接着得到分析处理。
[0002]另外,本发明涉及一种用于激光光学地检测试样的表面运动的配置组件,该配置组件包括:
[0003]-产生激光射线的激光源,
[0004]-第一光折变/电光元件,
[0005]-用于使由激光射线获得的第一基准射线与由这个激光射线获得的、对准试样的并且经试样反射的第一测量射线在第一光折变/电光元件内叠加的装置,和
[0006]-用于将由第一光折变/电光元件中射出的光线转换为第一电信号的装置。
【背景技术】
[0007]这样的方法或者这样的配置组件基本上是已知的并且例如用于材料检验。在此,激发试样以产生振动、例如通过激发激光器,该激发激光器激发试样以产生超声波振动。对在表面上出现的振动进行激光干涉测量并且给出关于试样内部的空腔以及关于其它不均匀性的情况。
[0008]例如由US 5,080,491 A、US 5,131,748 A、CA 2,042,352 Al 和 WO 97/39305 Al公知了另外的现有技术。
[0009]文首述及的方法的缺点是:获得的信号程度比较大地消失。虽然在US 5,080,491A中试图获得更好的信号质量,然而结构在技术方面繁复且昂贵。需要机械上运动的反光镜以及需艰难地调节的工作点同样是不利的。

【发明内容】

[0010]因此本发明的目的是,提供一种改进的用于激光光学地检测试样表面运动的方法和配置组件。特别是应该提高信号质量,而无需使测量所需的配置组件过度复杂。尤其是还应该尽可能地避免机械运动的部件。
[0011]本发明的目的利用文首述及类型的方法得以实现,在该方法中基本上与第一基准射线相同的第二基准射线和基本上与第一测量射线相同的第二测量射线在第二光折变/电光元件中叠加,并且由所述第二光折变/电光元件中射出的光线转换为第二电信号,在分析处理前从第一电信号中将所述第二电信号减去,其中,给两个光折变/电光元件施加彼此相反的电压。
[0012]另外,这个目的利用文首述及类型的配置组件得以实现,该配置组件附加地包括:
[0013]-第二光折变/电光元件,
[0014]用于将彼此相反的电压施加到第一和第二光折变/电光元件上的装置,
[0015]-用于产生与第一基准射线基本上相同的第二基准射线的装置,
[0016]-用于产生与第一测量射线基本上相同的第二测量射线的装置,
[0017]-用于使第二基准射线与第二测量射线在第二光折变/电光元件中叠加的装置,
[0018]-用于将从第二光折变/电光元件中射出的光线转换为第二电信号的装置,和
[0019]-用于对第一电信号与第二电信号之间的差动信号进行分析处理的装置。
[0020]由于在光折变/电光元件上施加彼此相反的电压,由光折变/电光元件中发出的光学信号以及因此由此导出的电信号也是彼此相反的。那么在分析处理中形成第一与第二电信号之间的差。因此一方面使得测量信号的信号强度加倍,另一方面消除了例如通过产生超声波出现的干扰。通过这种方式可以明显改善信号与噪声的比例(Signal zu RauschVerhaeltnis)并且因此明显地改善对试样表面运动的激光光学检测。测量配置组件有益地在完全没有机械运动的部件的情况下够用。
[0021]在此指出:所介绍的配置组件也可以视为“振动计”。
[0022]本发明的其它有益的构造和改进方案出自从属权利要求以及综观附图的说明。
[0023]有利的是:激光射线分成第一和第二基准射线以及能够对准试样的第一测量射线,并且从经试样反射的第一测量射线中分流出第二测量射线。与此类似有利的是:测量配置组件包括:
[0024]-用于将激光射线分为第一和第二基准射线以及能够对准试样的第一测量射线的装置,和
[0025]-用于从经试样反射的第一测量射线中分流出第二测量射线的装置。
[0026]通过这种方式能够以比较简单地方式实现两个基本上相同的基准射线或者两个基本上相同的测量射线。
[0027]在此有益的是:
[0028]-激光射线利用第一偏振分束器分为第一s偏振基准射线和第一 P偏振测量射线,
[0029]-利用第二偏振分束器从经试样反射的第一测量射线中将s偏振部分偏转到通向光折变/电光元件的分支中,
[0030]-利用第三分束器从第一s偏振测量射线中分流出第二 s偏振测量射线,并且
[0031]-利用第四分束器从第一s偏振基准射线中分流出第二 s偏振基准射线。
[0032]类似于此有益的是:测量配置组件包括:
[0033]-用于将激光射线分为第一s偏振基准射线和第一 P偏振测量射线的第一偏振分束器,
[0034]-用于将s偏振部分从经试样反射的第一测量射线偏转到通向光折变/电光元件的分支中的第二偏振分束器,
[0035]-用于从第一s偏振测量射线中分流出第二 s偏振测量射线的第三分束器,和
[0036]-用于从第一s偏振基准射线中分流出第二 s偏振基准射线的第四分束器。
[0037]在这种变型中,首先将激光射线分为第一基准射线和第一测量射线。接着从第一基准射线中分流出第二基准射线并且从经反射的第一测量射线中分流出第二测量射线。
[0038]另外有益的是:激光射线在第一偏振分束器前通过第一 λ/2板,并且指向试样的第一测量射线或者经试样反射的第一测量射线通过λ /4板并且因此从P偏振旋转成s偏振。类似于此有益的是:测量配置组件包括:
[0039]-沿着激光射线的射束方向设置在第一偏振分束器上游的第一λ/2板,和
[0040]-沿着试样的方向与第二偏振分束器相邻设置的λ/4板。
[0041]因此特别可能的是:以相同的结构设计第一和第二分束器,这是因为经试样反射的测量射线通过λ/4板相应地旋转。
[0042]另外有益的是:
[0043]-激光射线利用第一偏振分束器分为第一s偏振基准射线和第一 P偏振测量射线,
[0044]-将第一P偏振测量射线穿过反光镜中的开口或经由整合在一块玻璃板内的或者接装在这块玻璃板上的棱镜引向试样,
[0045]-经试样反射的第一测量射线利用反光镜或在穿过玻璃板之后利用反光镜转向进入通向光折变/电光元件的分支,
[0046]-经反射的P偏振测量射线借助第二λ /2板旋转转为s偏振,
[0047]-利用第三分束器从第一s偏振测量射线中分流出第二 s偏振测量射线,并且
[0048]-利用第四分束器从第一s偏振基准射线中分流出第二 s偏振基准射线。
[0049]类似地有益的是:测量配置组件包括:
[0050]-用于将激光射线分为第一s偏振基准射线和第一 P偏振测量射线的第一偏振分束器,
[0051]-a)具有开口的反光镜,该反光镜设置用于将第一 P偏振测量射线通过反光镜内的开口引向试样并且使经试样反射的第一测量射线转向到通向光折变/电光元件的分支中,或者
[0052]b)具有整合的或接装的棱镜的玻璃板以及反光镜,其中,玻璃板设置用于借助棱镜将第一 P偏振测量射线引向试样并且使经试样反射的第一测量射线经过反光镜,该反光镜设置用于使测量射线转向到通向光折变/电光元件的分支中,
[0053]-用于使经反射的P偏转测量射线的偏振旋转为s偏振的第二λ /2板,
[0054]-用于从第一s偏振测量射线中分流出第二 s偏振测量射线的第三分束器,和
[0055]-用于从第一s偏振基准射线中分流出第二 s偏振基准射线的第四分束器。
[0056]在这种变型中,也就是说代替第二偏振分束器设置有a)具有(中心)开口的反光镜或b)具有整合的或者接装的棱镜的玻璃板。在情况a)中,来自激光源的测量射线通过反光镜内的开口并且接着射到试样上。经试样反射的测量射线大部分(就是说除了由于孔而丢失的部分之外)接着由反光镜偏转向光折变/电光元件。在情况b)中,来自激光源的测量射线通过棱镜转向到试样上。经试样反射的测量射线大部分(就是说除了由于棱镜而丢失的部分之外)接着通过玻璃板并且借助反光镜偏转向光折变/电光元件。
[0057]另外有益的是:光折变/电光元件构造成光折变/电光聚合物或特别是由铋硅一氧化物(Bismut-Silizium-Oxid) (BSO)构成的光折变/电光晶体。由秘娃一氧化物构成的晶体非常适合于532nm的探测激光波长,比较容易使用,所以所介绍的配置组件能够很好地付诸实施。
[0058]最后有益的是:配置组件包括能够对准试样的、用于产生超声波的激发激光器。通过这种方式可以无触碰地使试样振动。
[0059]在此需说明的是:本方法的不同的变型以及由此产生的优点也可以按照意义应用在所介绍的测量配置组件上和反过来。
【附图说明】
[0060]为了更好地理解本发明,借助下列附图来对本发明进行进一步的阐述。附图中:
[0061]图1示意性示出用于激光光学地检测试样
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