一種測量鋼化玻璃表面應(yīng)力的拉曼光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼化玻璃應(yīng)力檢測領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種測量鋼化玻璃表面應(yīng)力的拉曼 光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼化玻璃又稱強化玻璃，它是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，通常使用化學或物理的方法，在玻 璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時首先抵消表層壓力，從而提高了承載能力，因而鋼化玻 璃廣泛應(yīng)用于建筑口窗、玻璃幕墻、電子儀表等領(lǐng)域。但是鋼化玻璃切割后邊緣會存在大量 微裂紋，導(dǎo)致玻璃強度降低。尤其是隨著觸控產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，觸控產(chǎn)品本身的規(guī)格要求也 日漸嚴格，由于觸控面板是由外部施加壓力去進行感應(yīng)組件的運作方式從而達到使用效 果，因此產(chǎn)品的機械抗壓力是各大廠商的重要規(guī)范與指標。對于光學玻璃，較大應(yīng)力的存在 也嚴重影響了光學透光性及成像質(zhì)量。因而，為保證鋼化玻璃制品的使用性能，鋼化玻璃的 應(yīng)力要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，運就要求對鋼化玻璃的表面應(yīng)力進行檢測。
[0003] 目前測量鋼化玻璃表面應(yīng)力主要采用光波導(dǎo)技術(shù)，即利用折射棱鏡、折射液、待測 玻璃表面產(chǎn)生倏逝波，結(jié)合光彈效應(yīng)，進行鋼化玻璃表面應(yīng)力的測量。如中國實用新型專利 化201420643584. X公開了 一種新型全自動玻璃表面應(yīng)力儀，包括儀器本體、目鏡、光源和雙 折射棱鏡，所述雙折射棱鏡凸出于儀器本體上表面且同時位于光源的光線射出方向，所述 目鏡的前端位于雙折射棱鏡的光線折射方向上，目鏡的后底部安裝一工業(yè)相機，所述雙折 射棱鏡的正上方安裝有一滴液器，所述工業(yè)相機、滴液器均通過數(shù)據(jù)線連接計算機處理器。 利用該應(yīng)力儀測量鋼化玻璃表面應(yīng)力時，首先將待測玻璃放置在雙折射棱鏡上，然后由計 算機處理器控制滴液器向待測玻璃表面滴加少量折射液，由于經(jīng)過鋼化處理的玻璃在其表 面會產(chǎn)生應(yīng)力層，光源發(fā)出的光入射到待測玻璃表面，在表面應(yīng)力層的作用下產(chǎn)生雙折射， 形成兩束偏振方向互相垂直且傳播方向不同的光束，該兩束光束通過工業(yè)相機后被轉(zhuǎn)換成 便于識別的亮條紋或暗條紋，最后通過計算干設(shè)條紋信息從而獲得鋼化玻璃表面應(yīng)力值。 雖然利用該新型全自動玻璃表面應(yīng)力儀可W精確且高效地計算出鋼化玻璃表面應(yīng)力，但 是，由于測量時需要將待測玻璃放置在雙折射棱鏡表面與其相接觸W便發(fā)生全反射，接觸 過程中極易對待測玻璃造成劃損，影響了待測玻璃的外觀美感及使用性能。另外，為提高應(yīng) 力儀的測量精度，在測量過程中需要向待測玻璃表面滴加折射液，測量結(jié)束之后需要對待 測玻璃表面進行擦拭，從而增加了整個測量工序的復(fù)雜性，費時費力，影響了測量效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測量鋼化玻璃表面應(yīng)力的拉 曼光譜儀，可W避免測量過程中對待測玻璃造成劃損，且測量工序簡單，測量效率高。
[0005] 本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種測量鋼化玻璃表面應(yīng)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(shè)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(tǒng)、位移掃描控制機構(gòu)，待測樣品位于顯微系統(tǒng)后 端的位移掃描控制機構(gòu)上，顯微系統(tǒng)將光源發(fā)射的光聚焦在待測樣品上W產(chǎn)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(shè)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(jīng)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。
[0007] 本發(fā)明所述的光源與半透半反鏡之間依次設(shè)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(shè)置，且整形透鏡與準直透鏡均設(shè)置在W入射狹縫為焦平面、焦 點在入射狹縫的中屯、位置上，使光源發(fā)射的光經(jīng)入射狹縫后形成點光源，減少雜散光的影 響，提高了本發(fā)明拉曼光譜儀的測量精度。
[0008] 本發(fā)明所述的光譜儀為多通道光纖光譜儀，因而本發(fā)明可W同時配置多個拉曼信 號采集裝置，能夠同時并行探測多路拉曼信號，使本發(fā)明拉曼光譜儀可W同時測量多個樣 品的應(yīng)力信息，提高了本發(fā)明的測量效率。
[0009] 本發(fā)明所述的多通道光纖光譜儀的光線陣列間距小于所述的拉曼信號陣列間距， 使本發(fā)明產(chǎn)生的拉曼信號能夠全部禪合至多通道光纖光譜儀，提高了本發(fā)明拉曼光譜儀的 測量精度。
[0010] 本發(fā)明所述的光譜儀的響應(yīng)波長帶寬為50nm，既提高了本發(fā)明拉曼光譜儀的分辨 率，使本發(fā)明分辨率可W達到〇.〇2nm，又提高了本發(fā)明的掃描速度。
[0011] 本發(fā)明所述的光譜儀連接有數(shù)據(jù)處理裝置，可W對拉曼光譜分析裝置所得數(shù)據(jù)進 行快速處理，完成鋼化玻璃表面應(yīng)力的精確測量。
[0012] 本發(fā)明所述的光源為激光光源，所發(fā)射的激光波長為532nm、514nm、635nm、785nm 中的一種。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種利用所述的拉曼光譜儀測量鋼化玻璃表面應(yīng)力的方法，其特 征在于，包括W下步驟：
[0014] 1、設(shè)置拉曼光譜儀的測試參數(shù)，使光源的激光功率為2-lOmw，拉曼光譜儀的曝光 時間為2-1 Os。
[001引2、利用光波導(dǎo)法測出待測樣品的應(yīng)力分布。
[0016] 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。
[0017] 4、通過位移掃描控制機構(gòu)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(xiàn)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(shù)，并測出與待測樣品同種材料的玻璃無應(yīng)力時的拉曼峰值。
[0018] 5、利用步驟2中獲得的應(yīng)力分布，W及不同位置的拉曼峰值之差與應(yīng)力值之差，計 算應(yīng)力頻移因子0,最后利用應(yīng)力-頻移公式F = O A O (F為鋼化玻璃表面應(yīng)力，O為應(yīng)力頻移 因子，A CO為拉曼頻移），計算出待測樣品的表面應(yīng)力。
[0019] 本發(fā)明所述的測量鋼化玻璃表面應(yīng)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(xiàn)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。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是，由于本發(fā)明采用拉曼光譜法進行鋼化玻璃表面應(yīng)力測量， 因而避免了傳統(tǒng)光波導(dǎo)法測量過程中對待測玻璃造成的劃損。與傳統(tǒng)拉曼光譜儀不同，本 發(fā)明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，且所述的拉曼信號采集 裝置包括沿光路依次設(shè)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(tǒng)、位 移掃描控制機構(gòu)，待測樣品位于顯微系統(tǒng)后端的位移掃描控制機構(gòu)上，顯微系統(tǒng)將光源發(fā) 射的光聚焦在待測樣品上W產(chǎn)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(shè)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(jīng)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，因而在利用本發(fā)明拉曼光譜儀測量 鋼化玻璃表面應(yīng)力時，拉曼信號采集裝置可W實現(xiàn)多點信號同時采集，降低了結(jié)構(gòu)成本，提 高了測量效率。同時，拉曼信號采集裝置通過采用成像光纖束接收拉曼信號，提高了本發(fā)明 拉曼光譜儀的測量靈敏度和光能利用率，進一步提高了測量精度。由于本發(fā)明所述的光源 與半透半反鏡之間還依次設(shè)有整形透鏡、入射狹縫、準直透鏡，可W對光源發(fā)出的光進行整 形、聚焦，使光源發(fā)射的光經(jīng)入射狹縫后形成點光源，減少了雜散光的影響，提高了本發(fā)明 拉曼光譜儀的測量精度。由于本發(fā)明所述的光譜儀為多通道光纖光譜儀，因而在利用本發(fā) 明測量鋼化玻璃表面應(yīng)力時，可W同時配置多個拉曼信號采集裝置，并行探測多路拉曼信 號，使本發(fā)明可W同時測量多個待測樣品的應(yīng)力信息，提高了本發(fā)明拉曼光譜儀的測量效 率。同時，本發(fā)明還提供了一種利用所述的拉曼光譜儀測量鋼化玻璃表面應(yīng)力的方法，測量 工序簡單，測量精度高，使本發(fā)明拉曼光譜儀和所述測量方法具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明拉曼光譜儀的一種結(jié)構(gòu)示意圖，也是一種優(yōu)選實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0022] W下描述用于掲露本發(fā)明W使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。W下描述中的優(yōu) 選實施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W想到其他顯而易見的變型。在W下描述中界定 的本發(fā)明的基本原理可W應(yīng)用于其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案W及沒有背 離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。
[0023] 實施例一
[0024] 圖1示出了本發(fā)明拉曼光譜儀的一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖，也是一種優(yōu)選實施例示 意圖。如圖1所示，本實施例所述的測量鋼化玻璃表面應(yīng)力的拉曼光譜儀，包括光源10、拉曼 信號采集裝置、拉曼光譜分析裝置，所述的拉曼信號采集裝置包括沿光路依次設(shè)置的半透 半反鏡21、微透鏡陣列22、聚焦透鏡23、成像光纖束24、顯微系統(tǒng)25、位移掃描控制機構(gòu)26， 待測樣品40位于顯微系統(tǒng)25后端的位移掃描控制機構(gòu)26上，位移掃描控制機構(gòu)26根據(jù)測量 過程控制待測樣品進行位移，增加了操作便利性，顯微系統(tǒng)25將光源10發(fā)射的光聚焦在待 測樣品40上W產(chǎn)生拉曼信號。本發(fā)明所述的拉曼光譜分析裝置包括半透半反鏡21后端依次 設(shè)置的成像透鏡31、出射狹縫32、光譜儀33,由待測樣品40散射的拉曼信號經(jīng)半透半反鏡21 反射后，通過成像透鏡31、出射狹縫32進入光譜儀33進行光譜分析。
[0025] 本發(fā)明所述的光源10為激光光源，單色性好，且具有非常高的準直性，激光光源所 發(fā)射的激光波長為53211111、51411111、63511111、78511111中的一種。作為優(yōu)選實施方式，本實施例激光 光源所發(fā)射的激光波長為53化m。由圖1中可W看出，本發(fā)明所述的拉曼信號采集裝置還包 括依次設(shè)置于所述的光源10與半透半反鏡21之間的整形透鏡27、