亞表面缺陷無損檢測課件

亞表面缺陷無損檢測提綱基本概念亞表面缺陷無損檢測原理及方法殘余應(yīng)力檢測方法檢測儀器簡介缺陷：局部物理或化學性質(zhì)突變區(qū)域微裂紋、非晶層、位錯……

空穴、孔洞、夾雜、基本概念無損檢測：非破壞方法檢查材料和零件的內(nèi)部或表面缺陷并評價其整體質(zhì)量的技術(shù)（無損評價技術(shù)），又稱無損探傷.(70余種探測方法，主要是宏觀缺陷)光學零件表面疵病

一、激光技術(shù)

始于七十年代初期（1）激光全息通過對被測物體施加外載荷，利用缺陷部位的形變量的缺陷程度的關(guān)系(需對物體加載、表面變形)（2）激光超聲脈沖激光器發(fā)出的激光束照射被測物體，激發(fā)超聲波，采用干涉儀顯示超聲波的干涉條紋

亞表面缺陷無損檢測方法亞表面缺陷無損檢測方法（續(xù)）二、射線技術(shù)（透射）利用射線穿過材料或工件時的強度衰減，檢測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)。亞表面缺陷無損檢測方法（續(xù)）二、射線技術(shù)（衍射）利用晶體形成的X射線衍射，對物質(zhì)進行內(nèi)部原子在空間分布狀況的結(jié)構(gòu)分析方法。（X射線、g射線、中子束）布拉格方程:2dsinθ=nλ亞表面缺陷無損檢測方法（續(xù)）三、紅外熱波無損檢測源于二十世紀九十年代，利用缺陷導致的不同熱傳導特性，采用多種加熱方法對試件進行加熱，激發(fā)顯示表面和亞表面的各種損傷和異常結(jié)構(gòu)變化，使用熱成象儀在時間和空間上記錄熱傳導過程中試件表面的溫場變化，用熱波理論和計算機圖象處理技術(shù)分析所得熱圖象并最終達到探傷目的。核心設(shè)備是“紅外熱波探傷儀”。熱像儀、加熱、控制、軟件殘余應(yīng)力檢測方法機械法：基于應(yīng)力釋放，破壞性，取條法、切槽法、剝層法盲孔法物理法：X射線法、磁測法、超聲法、拉曼光譜σ=αΔγ

光彈法（續(xù)）某些各向同性的透明介質(zhì)，如有機玻璃\環(huán)氧樹脂，在加上機械應(yīng)力后具有雙折射的性質(zhì),其有效光軸在應(yīng)力方向上，且引起的雙折射與應(yīng)力成正比。（等差線、等傾線）玻璃退火不足或安裝不好都會在玻璃中產(chǎn)生應(yīng)力，從而產(chǎn)生雙折射，影響光學元件成像質(zhì)量。光彈效應(yīng)（Photoelasticeffect）機械雙折射、應(yīng)力雙折射

輪盤渦輪X射線法以衍射花樣特征的變化作為應(yīng)變的量度。宏觀應(yīng)力->方向相同的各晶粒中同名晶面間距變化相同->衍射線向某方向位移微觀應(yīng)力->某些區(qū)域晶面間距增加、某些區(qū)域晶面間距減少->使衍射線向不同方向位移，使其衍射線漫散寬化超微觀應(yīng)力在應(yīng)變區(qū)內(nèi)使原子偏離平衡位置->衍射線強度減弱測定應(yīng)力一般用衍射儀法，可同時測奧氏體分布檢測儀器簡介

PBS表面、亞表面損傷測量系統(tǒng)，美國hologenix公司；

SAM400超聲波掃描顯微鏡，德國

PVATePla；

SIRD機械應(yīng)力測量系統(tǒng)，德國

PVATePla；

StrainMaticM4/320應(yīng)力測量系統(tǒng)，德國SCHOTT公司；

Xstress

便攜式X射線應(yīng)力分析儀，芬蘭Stresstech

Oy；

PBS表面、亞表面損傷測量系統(tǒng)

PBS?

SubsurfaceDefectMeasurementSystem應(yīng)用范圍：拋光和外延襯底基片表面、亞表面由于拋光和離子注入產(chǎn)生的損傷和缺陷美國hologenix公司,型號:PBS-1000Fast-Mapper主要技術(shù)指標表面:<300

mm;厚度:6

mm材料：

對波長632.8nm激光不透明的涂層和無涂層表面。最小可見測缺陷:

可檢測表面附近尺寸20～40

nm

的缺陷、凹坑和顆粒。缺陷檢測深度:

采用波長632.8nm激光可檢測深度：硅3μm，砷化鎵0.4μm，其它材料取決于材料的光學性能。散射光檢測水平：0.001ppm/Sr圖形顯示：缺陷水平和分布圖。測量原理波長632.8nm氦氖激光，光斑直徑0.30

mm,功率約

25

mW。低水平背散射測量原理無損檢測拋光表面下納米尺寸微觀缺陷。散射強度反映了缺陷密度和深度n1n2r....i反射線偏振光-布儒斯特角采用55度角入射是為了減小p偏振光的反射；由于P偏振光被吸收，只能測2um深度；

采用低背散射探測角的目的是采集更多的從亞表面散射的光；缺陷增加散射光強度，表面粗糙增加向前散射，亞表面缺陷增加反向散射；V-mapF.Orazioetal,“Usingopticaltechnologytodetectsubsurfacewaferdamageanditseffectonepitaxiallayers”,Micropp73-92,3-2002

SAM400超聲波掃描顯微鏡，德國PVATePla利用超聲波遇到不同介質(zhì)反射和透射率不同的原理成像。反射模式（C-SAM），透射模式（T-SAM）

PVATePlaSAM300PVATePlaUSAM掃描分辨率：0.1um

超聲波掃描模式：A-Scan(某點掃描)、B-Scan(塊掃描)、C-Scan(層掃描)、Multi-Scan(多層掃描)、Q-BAM(虛擬橫截面)、T-Scan(穿透式掃描)、3-V(3維圖像)、Tray-Scan(盤掃描)SIRDScanningInfraRedDepolarizationImagingofStressinSemiconductorWafers德國普發(fā)拓普

PVATePlaAG

300mm,5min;水平分辨率0.1mm;>6kPaStrainMaticM4/320polarimetersystemCameraOb