激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石基片過程中的聲發(fā)射檢測實驗研究.pdf

1、藍寶石具有高耐磨性、高硬度、高脆性和化學性能穩(wěn)定等特點，是重要的光學元件和半導體襯底材料，廣泛應用于工業(yè)、國防和科研等領(lǐng)域。激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石的過程復雜，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題，目前對激光誘導背面濕式刻蝕的加工機理不甚明確。在不同的激光加工工藝參數(shù)下，加工過程中存在聲音變化，因此采用聲發(fā)射技術(shù)來監(jiān)測激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石基片的全過程，為解釋激光誘導背面濕式刻蝕機理和提高刻蝕質(zhì)量提供參考依據(jù)。<

2、br>　　本文根據(jù)激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石的特點，選擇合適的軟硬件，搭建了聲發(fā)射實驗監(jiān)測系統(tǒng)。對藍寶石在不同的工作液體下進行了激光誘導背面濕式刻蝕聲發(fā)射實驗研究。首先總結(jié)了進行激光誘導背面濕式刻蝕過程的聲發(fā)射檢測實驗研究意義，總結(jié)了濕法刻蝕技術(shù)和聲發(fā)射技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；并對聲發(fā)射技術(shù)在脆性材料加工和激光加工領(lǐng)域的研究狀況進行了歸納；概述了聲發(fā)射技術(shù)的基礎理論，總結(jié)了常用的聲發(fā)射信號處理方法。在此基礎上，形成了激光誘導背面濕式刻蝕藍

3、寶石過程中聲發(fā)射實驗研究思路。主要研究方法和結(jié)論如下：
　?。?）首先通過研究聲發(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、撞擊計數(shù)、能量計數(shù)聯(lián)合分析激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石的全過程。
　?。?）對激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石基片過程中的聲發(fā)射信號的參數(shù)特征進行分析，發(fā)現(xiàn)激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石時，聲發(fā)射事件少，幅度較大，能量計數(shù)比較大，撞擊計數(shù)較小。當形成部分刻穿時，聲發(fā)射事件逐

4、漸增多，幅度減小，能量計數(shù)基本降為零，撞擊計數(shù)開始大幅增加。因此可以利用聲發(fā)射信號特征來判斷藍寶石是否被切穿。
　?。?）為了進一步了解不同刻蝕狀態(tài)的頻譜特征，對常用的頻譜分析方法如短時傅里葉變換、功率譜等相關(guān)原理進行分析，確定選用功率譜作為本課題的聲發(fā)射信號的頻譜分析方法。通過對一個完整的激光誘導背面濕式刻蝕藍寶石過程中聲發(fā)射信號的功率譜分析，發(fā)現(xiàn)不同的刻蝕狀態(tài)下聲發(fā)射信號的頻譜特征不一樣。激光設備空轉(zhuǎn)時的聲發(fā)射信號分布在100