本實用新型涉及一種距離檢測裝置，尤其是涉及一種用于激光加工的樣品距離檢測裝置。

背景技術(shù)：

在激光加工過程中，為了獲得好的加工效果，除了要求激光功率穩(wěn)定、三維平臺位移精確及聚焦物鏡高數(shù)值孔徑以外，被加工材料表平面的精確定位尤其重要。

常用于表面形貌精確測量的儀器包括輪廓儀、原子力顯微鏡及掃描電子顯微鏡等。輪廓儀利用標準平面與被測表面干涉的方法，通過縱向掃描能夠快速測量較大面積的表面形貌。然而，測量前通常需要在被測表面鍍厚度為100nm以上的金膜，測量結(jié)束后被測材料便作廢。原子力顯微鏡測量不需要表面鍍金屬膜，但是它測量速度較慢，測量區(qū)域小，不適合大面積表面形貌測量。掃描電子顯微鏡可以精確測量表面形貌，然而它無法量化表面高度。盡管可以使用上述方法標定好材料表平面后，將表面數(shù)據(jù)輸入三維移動平臺進而進行激光加工。但是由于需要將材料從測量平臺移動到加工平臺，參考面的變化使得材料表面位置數(shù)據(jù)需要進一步校正。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠在線測量并精確定位的用于激光加工的樣品距離檢測裝置。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種用于激光加工的樣品距離檢測裝置，包括沿主光路順序排列的用于發(fā)出加工光束的激光器、激光功率調(diào)諧機構(gòu)、快門、第一偏振分光棱鏡、全反鏡、激光光束直徑調(diào)整系統(tǒng)、第二偏振分光棱鏡、物鏡和用于放置樣品的三維移動平臺，所述的三維移動平臺背面設(shè)置有背景照明LED光源，所述的第二偏振分光棱鏡的分光路上設(shè)置有成像CCD，所述的第一偏振分光棱鏡的分光路上設(shè)置有聚焦透鏡和光電倍增管，所述的光電倍增管與放置在所述的三維移動平臺上的樣品表面處在共聚焦位置，所述的激光器、所述的三維移動平臺、所述的快門、所述的激光功率調(diào)諧機構(gòu)和所述的光電倍增管分別與控制計算機連接。

所述的激光功率調(diào)諧機構(gòu)由第一偏振片、波片和第二偏振片組成，所述的波片與所述的控制計算機連接。

所述的激光功率調(diào)諧機構(gòu)的功率調(diào)諧精度為1μW。

所述的激光光束直徑調(diào)整系統(tǒng)由一組透鏡組成，從所述的激光光束直徑調(diào)整系統(tǒng)出射后的光束直徑為5mm。

所述的物鏡的數(shù)值孔徑為1.4。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于利用加工系統(tǒng)中共用的激光器及三維移動平臺，在此基礎(chǔ)上僅增加一個光電倍增管即可實現(xiàn)樣品表面距離的精確測量，而光學波片、偏振片、調(diào)整架、光電倍增管和成像CCD均可以使用本技術(shù)領(lǐng)域的成熟產(chǎn)品，在實現(xiàn)精確測量的同時，盡可能地降低成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

實施例一：如圖所示，一種用于激光加工的樣品距離檢測裝置，包括沿主光路順序排列的用于發(fā)出加工光束的激光器1、激光功率調(diào)諧機構(gòu)2、快門3、第一偏振分光棱鏡4、全反鏡5、激光光束直徑調(diào)整系統(tǒng)6、第二偏振分光棱鏡7、物鏡8和用于放置樣品的三維移動平臺9，激光功率調(diào)諧機構(gòu)2由第一偏振片21、波片22和第二偏振片23組成，功率調(diào)諧精度為1μW，激光光束直徑調(diào)整系統(tǒng)6由一組透鏡組成，從激光光束直徑調(diào)整系統(tǒng)6出射后的光束直徑為5mm，物鏡8的數(shù)值孔徑為1.4，三維移動平臺9背面設(shè)置有背景照明LED光源10，第二偏振分光棱鏡7的分光路上設(shè)置有成像CCD 11，第一偏振分光棱鏡4的分光路上設(shè)置有聚焦透鏡12和光電倍增管13，光電倍增管13與放置在三維移動平臺9上的樣品14表面處在共聚焦位置，激光器1、三維移動平臺9、快門3、激光功率調(diào)諧機構(gòu)2中的波片22和光電倍增管13分別與控制計算機15連接。

本實用新型的工作原理如下：

待加工定位的樣品為表面平整度良好的薄膜或塊體材料。為了獲得高分辨率，采用數(shù)值孔徑為1.4的物鏡8。打開激光器1的電源，并將樣品14固定安裝到三維移動平臺9上。順序開啟照明LED光源10、光電倍增管13、成像CCD 11。調(diào)節(jié)三維移動平臺9的Z軸，使得樣品14表面在成像CCD-11的焦平面附近。然后調(diào)節(jié)三維移動平臺9的X軸與Y軸，選定待測目標區(qū)域。開啟激光器1并調(diào)節(jié)其功率到10μW左右，然后打開快門3，將激光束照射在待測區(qū)域，驅(qū)動三維移動平臺9沿著Z軸方向在±200μm的大范圍內(nèi)掃描，掃描速度100μm/s，直到觀察到成像CCD 11中出現(xiàn)由大變小，然后又由小變大的光斑。如果CCD上觀察不到如此變化的光斑就微調(diào)固定三維平臺的基座，直到觀測到該現(xiàn)象?？s小Z軸方向的掃描范圍為±100μm，將掃描速度調(diào)低位50μm/s。依然清晰地看到由小變大，然后又由大變小的光斑。調(diào)節(jié)入射到光電倍增管13表面光斑的位置以及光電倍增管13的驅(qū)動電壓，直到在控制計算機15屏幕上清晰地觀察到光強隨著掃描位置由小變大然后又變小的圖像。調(diào)節(jié)Z軸掃描范圍，直到光強變化曲線填充滿整個控制計算機15屏幕。讀出光強最強處所對應(yīng)的Z軸數(shù)據(jù)P1，即為樣品待加工點的表面高度數(shù)據(jù)。如果激光加工目標區(qū)域較大，直徑大于40μm通常就需要重復上述步驟，測量多個加工位置的數(shù)據(jù)，獲得更多目標區(qū)域的距離數(shù)據(jù)。