[發明專利]一種測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀及測量方法

有效

• 申請號: 201610066966.4
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105547543B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 劉輝
• 申請（專利權）人: 蘇州精創光學儀器有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，包括光源、拉曼信號采集裝置、拉曼光譜分析裝置，其特征在于，所述的拉曼信號采集裝置包括沿光路依次設置的半透半反鏡、微透鏡陣列、聚焦透鏡、成像光纖束、顯微系統、位移掃描控制機構，待測樣品位于顯微系統后端的位移掃描控制機構上，顯微系統將光源發射的光聚焦在待測樣品上以產生拉曼信號；所述的拉曼光譜分析裝置包括半透半反鏡后端依次設置的成像透鏡、出射狹縫、光譜儀，由待測樣品散射的拉曼信號經半透半反鏡反射后，通過成像透鏡、出射狹縫進入光譜儀進行光譜分析，所述的光源與半透半反鏡之間依次設有整形透鏡、入射狹縫、準直透鏡，整形透鏡與準直透鏡同光軸設置，且整形透鏡與準直透鏡均設置在以入射狹縫為焦平面、焦點在入射狹縫的中心位置上，所述的光譜儀為多通道光纖光譜儀。

2.根據權利要求1所述的測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，其特征在于，所述的多通道光纖光譜儀的光纖陣列間距小于所述的拉曼信號陣列間距。

3.根據權利要求2所述的測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，其特征在于，所述的多通道光纖光譜儀的光纖陣列間距小于所述的拉曼信號陣列間距的1/3。

4.根據權利要求1所述的測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，其特征在于，所述的光譜儀的響應波長帶寬為50nm。

5.根據權利要求1所述的測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，其特征在于，所述的光譜儀連接有數據處理裝置。

6.根據權利要求1所述的測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，其特征在于，所述的光源為激光光源，激光光源發射的激光波長為532nm、514nm、635nm、785nm中的一種。

7.一種測量鋼化玻璃表面應力的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)設置拉曼光譜儀的測試參數，使光源的激光功率為2-10mw，拉曼光譜儀的曝光時間為2-10s；

(2)利用光波導法測出待測樣品的應力分布；

(3)將待測樣品置于拉曼信號采集裝置的光斑焦點并垂直于探測光束處，啟動拉曼光譜儀進行掃描，獲取此時的拉曼峰值；

(4)通過位移掃描控制機構控制待測樣品上下位移進行Z軸掃描，隨著Z軸的變化會出現不同的拉曼峰值，獲取不同Z軸位置處的拉曼光譜，利用光譜處理軟件獲取拉曼峰的波數，并測出與待測樣品同種材料的玻璃無應力時的拉曼峰值；

(5)利用步驟(2)中獲得的應力分布，以及不同位置的拉曼峰值之差與應力值之差，計算出應力頻移因子σ，最后利用應力-頻移公式F＝σΔω，F為鋼化玻璃表面應力，σ為應力頻移因子，Δω為拉曼頻移，計算出待測樣品的表面應力。

8.根據權利要求7所述的測量鋼化玻璃表面應力的方法，其特征在于，所述的測量鋼化玻璃表面應力的方法還包括對待測樣品的鋼化深度進行測量的步驟，所述測量鋼化深度的步驟為：所述的步驟(4)中，當Z軸的變化不出現新的拉曼峰值時，拉曼光譜儀停止掃描，此時的Z軸位置即為待測樣品的鋼化深度。