激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石基片過(guò)程中的聲發(fā)射檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、藍(lán)寶石具有高耐磨性、高硬度、高脆性和化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，是重要的光學(xué)元件和半導(dǎo)體襯底材料，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防和科研等領(lǐng)域。激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石的過(guò)程復(fù)雜，涉及激光與樣件、工作液體等多層介質(zhì)層材料相互作用的問(wèn)題，目前對(duì)激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕的加工機(jī)理不甚明確。在不同的激光加工工藝參數(shù)下，加工過(guò)程中存在聲音變化，因此采用聲發(fā)射技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石基片的全過(guò)程，為解釋激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕機(jī)理和提高刻蝕質(zhì)量提供參考依據(jù)。<

2、br>　　本文根據(jù)激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石的特點(diǎn)，選擇合適的軟硬件，搭建了聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)藍(lán)寶石在不同的工作液體下進(jìn)行了激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)研究。首先總結(jié)了進(jìn)行激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕過(guò)程的聲發(fā)射檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究意義，總結(jié)了濕法刻蝕技術(shù)和聲發(fā)射技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；并對(duì)聲發(fā)射技術(shù)在脆性材料加工和激光加工領(lǐng)域的研究狀況進(jìn)行了歸納；概述了聲發(fā)射技術(shù)的基礎(chǔ)理論，總結(jié)了常用的聲發(fā)射信號(hào)處理方法。在此基礎(chǔ)上，形成了激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)

3、寶石過(guò)程中聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)研究思路。主要研究方法和結(jié)論如下：
　　（1）首先通過(guò)研究聲發(fā)射技術(shù)的相關(guān)理論，總結(jié)了常用的聲發(fā)射信號(hào)參數(shù)分析方法，確定了利用聲發(fā)射特征參數(shù)幅度、撞擊計(jì)數(shù)、能量計(jì)數(shù)聯(lián)合分析激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石的全過(guò)程。
　?。?）對(duì)激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石基片過(guò)程中的聲發(fā)射信號(hào)的參數(shù)特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石時(shí)，聲發(fā)射事件少，幅度較大，能量計(jì)數(shù)比較大，撞擊計(jì)數(shù)較小。當(dāng)形成部分刻穿時(shí)，聲發(fā)射事件逐

4、漸增多，幅度減小，能量計(jì)數(shù)基本降為零，撞擊計(jì)數(shù)開(kāi)始大幅增加。因此可以利用聲發(fā)射信號(hào)特征來(lái)判斷藍(lán)寶石是否被切穿。
　　（3）為了進(jìn)一步了解不同刻蝕狀態(tài)的頻譜特征，對(duì)常用的頻譜分析方法如短時(shí)傅里葉變換、功率譜等相關(guān)原理進(jìn)行分析，確定選用功率譜作為本課題的聲發(fā)射信號(hào)的頻譜分析方法。通過(guò)對(duì)一個(gè)完整的激光誘導(dǎo)背面濕式刻蝕藍(lán)寶石過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)的功率譜分析，發(fā)現(xiàn)不同的刻蝕狀態(tài)下聲發(fā)射信號(hào)的頻譜特征不一樣。激光設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)分布在100