大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实发明涉及一种曲面微缺陷检测装置。
【背景技术】
[0002]大口径熔石英光学元件以其优良的光学性能，作为强激光输出的核心光学元件，在激光核聚变装置中起着非常重要作用。然而，熔石英光学元件在超精密机械加工及其高能激光打靶过程中，其表面容易产生尺度为几十微米到亚毫米量级的裂纹、凹坑、烧蚀点等微缺陷。这些微缺陷会造成熔石英光学元件激光损伤阈值的急剧下降，在后续的高能激光打靶过程中，微缺陷的尺寸会急剧增长，并最终导致整块光学元件破坏。由于微缺陷的尺寸过小，且要对其进行识别与定位，用于后续工序的激光修复，因此需要使用高倍显微镜及其带有微调机构的装置进行检测。对于大口径熔石英曲面光学元件，其尺寸为430mm X 430mm，微缺陷分布在光学元件不同区域，需对其表面进行全口径的识别与定位，因此需要采用效率更高的线阵CCD进行快速扫描检测，而由于该光学元件是曲面类零件，需要在Z轴方向进行缺陷检测、监控CCD等的位置精确调整与控制。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决大口径光学元件表面微缺陷的快速识别的定位精确度差的问题。针对光学元件表面上所有微缺陷点需要进行快速扫描处理、实时监测时垂直于工件方向的位置应精确调整与控制问题，提出了一种大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置。
[0004]本发明所述的大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置，该装置包括暗场检测单元、明场监测单元、光谱共焦精确测距单元和微系统安装板；
[0005]所述光谱共焦精确测距单元包括光谱共焦测距仪、光学X轴精密微调滑台、测距过渡板、测距V型块夹具和测距夹紧装置；
[0006]光学X轴精密微调滑台的底面固定在微系统安装板的上表面，光学X轴精密微调滑台通过螺钉与测距过渡板的下表面固定连接，测距过渡板的上表面通过螺钉与测距V型块夹具的底面固定连接，测距V型块夹具的下部为梯形件，所述梯形件为倒置梯形，梯形件的侧面设有加强筋，测距V型块夹具的上部为开口向上的V型件，V型件中部开有水平方向通透的十字槽，所述V型件与梯形件为一体件，测距V型块夹具的上方设有测距夹紧装置；
[0007]所述测距夹紧装置与两根圆柱配合对放置在测距V型块夹具V型槽内的光谱共焦测距仪进行夹紧，两根圆柱的下端均固定在十字槽槽底，两根圆柱的上端均从测距夹紧装置穿出；
[0008]明场监测单元包括光学YZ轴精密微调滑台、明场监测过渡板、明场监测V型块夹具、明场监测面阵CCD和明场夹紧装置；
[0009]光学YZ轴精密微调滑台的底面固定在微系统安装板的上表面，光学YZ轴精密微调滑台通过螺钉与明场监测过渡板的下表面固定连接，明场监测过渡板的上表面通过螺钉与明场监测V型块夹具的底面固定连接，明场监测V型块夹具的下部为梯形件，梯形件的两个侧面设有加强筋，明场监测V型块夹具的上部为开口向上的V型件，V型件中部开有水平通透的十字槽，所述V型件与梯形件为一体件，明场监测V型块夹具的上方设有明场夹紧装置；
[0010]所述明场夹紧装置与两根圆柱配合对放置在明场监测V型块夹具V型槽内的明场监测面阵CCD进行夹紧，两根圆柱的下端均设置在十字槽槽底，两根圆柱的上端均从明场夹紧装置穿出；
[0011]暗场检测单元包括光学XZ轴精密微调滑台、暗场检测过渡板、暗场检测V型块夹具、暗场检测线阵CCD、暗场光源和暗场夹紧装置；
[0012]光学XZ轴精密微调滑台的底面固定在微系统安装板的上表面，光学XZ轴精密微调滑台通过螺钉与暗场检测过渡板的下表面固定连接，暗场检测过渡板的上表面通过螺钉与暗场检测V型块夹具的底面固定连接，暗场检测V型块夹具的下部为梯形件，梯形件的两个侧面设有加强筋，暗场检测V型块夹具的上部为开口向上的V型件，V型件中部开有水平通透的十字槽，所述V型件与梯形件为一体件，暗场检测V型块夹具的上方设有暗场夹紧装置，所述暗场夹紧装置与两根圆柱配合对放置在暗场检测V型块夹具V型槽内的暗场检测线阵CCD进行夹紧，两根圆柱的下端均设置在十字槽槽底，两根圆柱的上端均从暗场夹紧装置穿出；
[0013]暗场光源设置在暗场检测单元和明场监测单元之间，暗场光源的轴线方向与暗场检测线阵CCD的轴线成M度夹角，暗场光源的光线射向暗场检测线阵CCD15的焦平面，且位于暗场检测线阵CCD所检测的视野内，所述M小于90度。
[0014]本发明所述的大口径熔石英光学元件微缺陷修复用可微调式显微检测装置，该装置能够实现线阵CCD、面阵CCD和光谱共焦测距仪的手动微调，并对大口径光学元件表面的微缺陷实现快速扫描与精确定位，能够对其微缺陷点进行实时有效监测。线阵CCD的大范围扫描技术对大口径光学元件的成像效率高，因此可实现快速扫描。当CCD传感器与成像镜头的放大倍率确定后，其每次扫描区域的宽度即可确定，扫描长度则可由触发频率以及工件的相对运动速度、位移等确定。实现了大口径熔石英光学元件表面几十微米到亚毫米量级的微缺陷的有效观测。
[0015]本发明的优点:
[0016](I)该装置的夹具采用可拆卸结构，包括V型块、预紧模块和预紧压片等几个部分，既能快速拆卸和快速装夹定位也能保证其稳定性；预紧压片采用PU聚氨酯橡胶，在快速夹紧的同时可避免损坏显微镜。
[0017](2)该装置采用三个精密微调滑台，能够实现X、Y、Z三轴的手动微调功能，微调行程为13_，微调精度优于3 μπι。
[0018](3)该装置的暗场检测系统采用线阵CCD对曲面光学元件表面微缺陷进行扫描，扫描速度可达到150mm/s，效率高；分辨率达到3.74ymX3.74 μ m，精度高，可实现大于10 μ m的微缺陷检测。
[0019](4)该装置的明场监测系统采用面阵CCD，可对暗场检测系统给出的微缺陷点进行实际形貌监测，其分辨率为3.45 μ mX 3.45 μ m，可实现大于5 μ m的微缺陷监测。
[0020](5)该装置采用的光谱共焦测距仪，对被测材质及表面不敏感，轴向测距精度为3 μ m0
[0021](6)整个扫描检测和缺陷点的图像处理时间能够控制在30分钟以内，检测效率尚O
【附图说明】
[0022]图1为本发明所述结构的主视图；
[0023]图2为本发明所述结构的俯视图；
[0024]图3为【具体实施方式】二中所述的XZ轴精密微调滑台、暗场检测V型块夹具与暗场夹紧装置安装的立体结构示意图；
[0025]图4为【具体实施方式】五所述的暗场检测线阵CCD全口径扫描路径图。
【具体实施方式】
[0026]【具体实施方式】一、结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的大口径曲面光学元件微缺陷修复用可微调显微检测装置，该装置包括暗场检测单元、明场监测单元、光谱共焦精确测距单元和微系统安装板I ;
[0027]所述光谱共焦精确测距单元包括光谱共焦测距仪2、光学X轴精密微调滑台3、测距过渡板4、测距V型块夹具5和测距夹紧装置6 ;
[0028]光学X轴精密微调滑台3的底面固定在微系统安装板I的上表面，光学X轴精密微调滑台3通过螺钉与测距过渡板4的下表面固定连接，测距过渡板4的上表面通过螺钉与测距V型块夹具5的底面固定连接，测距V型块夹具5的下部为梯形件，所述梯形件为倒置梯形，梯形件的侧面设有加强筋，测距V型块夹具5的上部为开口向上的V型件，V型件中部开有水平方向通透的十字槽，所述V型件与梯形件为一体件，测距V型块夹具5的上方设有测距夹紧装置6 ;
[0029]所述测距夹紧装置6与两根圆柱配合对放置在测距V型块夹具5V型槽内的光谱共焦测距仪2进行夹紧，两根圆柱的下端均固定在十字槽槽底，两根圆柱的上端均从测距夹紧装置6穿出；
[0030]明场监测单元包括光学YZ轴精密微调滑台7、明场监测过渡板8、明场监测V型块夹具9、明场监测面阵CXDlO和明场夹紧装置11 ；
[0031]光学YZ轴精密微调滑台7的底面固定在微系统安装板I的上表面，光学YZ轴精密微调滑台7通过螺钉与明场监测过渡板8的下表面固定连接，明场监测过渡板8的上表面通过螺钉与明场监测V型块夹具9的底面固定连接，明场监测V型块夹具9的下部为梯形件，梯形