基于XRD的光学晶体表面_亚表面的损伤检测及实验验证.pdf

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1、硕士学位论文THEDAMAGEDETECTIONANDEXPERIMENTALVERIFICATIONOFOPTICALCRYSTALSURFACE/SUBSURFACEBASEDONXRD胡旷南哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH161学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于XRD的光学晶体表面/亚表面的损伤检测及实验验证(学术型)硕士研究生：胡旷南导师：张勇副教授申请学位：工学硕士学科：航空宇航制造工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:TH161U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEDAMAGEDETECTIONANDEXPERIMENTALVERIFICATIONOFOPTICALCRYSTALSURFACE/SUBSURFACEBASEDONXRD(Academic)Candidate：HuKuangnanSupervisor：A/Prof.ZhangYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AeronauticsandAs

3、tronauticsManufacturingEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要CaF2晶体是一种传统的光学材料，由于其具有高的透射率和激光损伤阈值、均匀的折射率和低的双折射率，被广泛应用在高能量激光系统的透镜制作中。加工过程中会在CaF2晶体表面/亚表面产生损伤，这些损伤将降低晶体的

4、激光损伤阈值。为降低CaF2晶体的表面/亚表面损伤，需要对损伤进行表征。为了避免检测过程中引入新的损伤，本文将采用一种非破坏性检测技术——共面掠入射X射线衍射技术（GIXRD）对样品表面/亚表面损伤进行表征，为提高晶体表面加工质量奠定基础。本文采用的共面掠入射X射线衍射技术，是一种应用在表面/亚表面损伤检测领域的新的检测方法，该方法成本低，检测方便，准确度高且不损伤试样，适用于大多数晶体材料。此技术的发展和完善对超精密加工表面/亚表面损伤的去除、超精密加工质量的提高具有重要意义。本文首先使用共面掠入射GIXRD方法对CaF2晶体样品进行检测，得出了

5、实验结果。实验结果表明在不同掠射角下呈现不同的衍射峰特点。为了研究影响衍射峰变化的因素，根据X射线衍射动力学理论建立了摇摆曲线模型。通过改变模型中的参量探究衍射峰的影响因素，得到不同参数条件下GIXRD衍射谱形成的基本规律。根据衍射峰的影响因素和检测结果中对应的衍射峰变化，对X射线衍射结果进行分析，并进行相应的表征。根据X射线衍射现象分析，依据本文相关理论对CaF2晶体表面/亚表面损伤进行了表征。并用透射电子显微镜（TEM）对GIXRD表征结果进行了验证。验证结果表明二者检测到的缺陷基本一致，证实了该方法的有效性和实用性。关键词：光学晶体；GIXR

6、D；损伤检测；TEM验证I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCaF2crystalisakindoftraditionalopticalmaterial,itiswidelyusedinthelensproductionofhighenergylasersystembecauseofitshightransmittance,laserdamagethreshold,refractiveindexuniformityandlowdoublerefractiveindex.ThesurfaceofCaF2crystalwillbedamag

7、edduringprocessing.Thesedamageswillreducethelaserdamagethresholdofcrystalandaffecttheperformanceofmaterial.Inordertoreducethesurface/subsurfacedamageofCaF2crystal,thedamageneedstobecharacterized.ThispaperwilladoptGIXRD,anewnondestructivemethod,todetectandcharacterizethedamage,

8、withanaimtoimprovethemachiningquality.GIXRDisakindofnewmethod