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X射线衍射法是一种非破坏性检测方法，多用于测量由晶体晶格的变形所产生的残余应力。这个方法的原理是：当X射线以一定角度照射到硅片表面时就会出现衍射现象，而这时衍射条纹的位置会随间距的变化而发生变化。然后通过比较在有无残余应力的情况下晶格间距的变化情况，再结合结晶学的相关理论就能够推算出残余应力的数值，如图1.5所示。
X射线衍射法的优点为：无损伤、测量区域可变和重复精度高。
但是此方法也有一定的局限性：即只能检测出材料表层特定深度下的综合内应力，此外，不同种类的X射线对于同一试件的残余应力的测量结果会有不同。
图1.5 X射线法测定应力原理示意图
关于表面完整性的非接触式检测技术的研究, 近些年发展非常迅速, 已经开发出多种基于不同物理原理的无损检测方法。D.A.Lucca、E.Brinksmeier和G.Goch的主题报告“评估表层和亚表层完整性的进展”就比较全面地列出了用于表明表面完整性的各种方法。
1.2.2 国内研究现状
国外对于亚表面损伤检测技术的研究展开得比较早,不管是破坏性的检测技术还是非破坏性的检测技术都已进行了大量的研究。但是在我国光学元件亚表面损伤的检测还是一个崭新的领域,与国际水平相比还有比较大的差距。我国目前的主要研究方向大多是检测工程陶瓷和半导体基片在加工过程中出现的亚表面损伤上,而相关的测量手段也通常是一些比较普遍的破坏性检测方法。
南开大学物理系于1994年应用光反射“魔镜” 检测技术成功地开发出了一台用于检测硅抛光片及硅外延片表面缺陷的“ 魔镜” 检测仪, 而且成功地应用于检测抛光片和外延片的缺陷。
蔡立认为在散粒磨料研磨的过程中,损伤层可以分为凸凹层和裂纹层,其中裂纹层的深度大约是凸凹层的1到3倍。
成都精密光学工程研究中心在国内率先开展了有关光学材料在传统抛光中的亚表面损伤的检测以及其可消除性的研究。
陈宁采取恒定化学蚀刻速率的方法检测得到抛光后的玻璃的抛光再沉积层和亚表面缺陷层的厚度分别为600和1000nm。
王毅、柴立群等选用时阈有限差分法(FDTD)对数值来进行模拟,得出了在理论上的划痕几何结构与损伤阈值之间的对应关系。张璧等提出了一种能预测出陶瓷磨削亚表面损伤的模型，其损伤深度D的公式如下:
（1.1）
其中 为最大磨粒切削深度,其表达式为:
（1.2）
其中各个参数表示的含义见表1.3：
表1.3 参数表示的意义
参数 含义
砂轮的磨削深度
砂轮直径
工件速度
砂轮线速度
磨粒表面密度
切屑宽度与未变形切屑的平均厚度之比
近几年来,在国内以中科院半导体研究所、装甲兵工程学院、大连理工大学和湖南大学为代表的几家研究单位在关于半导体以及陶瓷材料的亚表面损伤检测这方面也展开了相关的研究工作,并获取了可喜的研究成果,这些成果将是半导体和陶瓷材料的高效、高精度加工的可靠的技术保证。