一種測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀制造技術

本實用新型專利技術涉及一種測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，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，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；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。本實用新型專利技術測量工序簡單，測量精度高，具有廣泛的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鋼化玻璃應力檢測領域，尤其涉及一種測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀。
技術介紹
鋼化玻璃又稱強化玻璃，它是一種預應力玻璃，通常使用化學或物理的方法，在玻璃表面形成壓應力，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用于建筑門窗、玻璃幕墻、電子儀表等領域。但是鋼化玻璃切割后邊緣會存在大量微裂紋，導致玻璃強度降低。尤其是隨著觸控產業的蓬勃發展，觸控產品本身的規格要求也日漸嚴格，由于觸控面板是由外部施加壓力去進行感應組件的運作方式從而達到使用效果，因此產品的機械抗壓力是各大廠商的重要規范與指標。對于光學玻璃，較大應力的存在也嚴重影響了光學透光性及成像質量。因而，為保證鋼化玻璃制品的使用性能，鋼化玻璃的應力要控制在規定范圍內，這就要求對鋼化玻璃的表面應力進行檢測。目前測量鋼化玻璃表面應力主要采用光波導技術，即利用折射棱鏡、折射液、待測玻璃表面產生倏逝波，結合光彈效應，進行鋼化玻璃表面應力的測量。如中國技術專利ZL201420643584.X公開了一種新型全自動玻璃表面應力儀，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相機，所述雙折射棱鏡的正上方安裝有一滴液器，所述工業相機、滴液器均通過數據線連接計算機處理器。利用該應力儀測量鋼化玻璃表面應力時，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，由于經過鋼化處理的玻璃在其表面會產生應力層，光源發出的光入射到待測玻璃表面，在表面應力層的作用下產生雙折射，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相機后被轉換成便于識別的亮條紋或暗條紋，最后通過計算干涉條紋信息從而獲得鋼化玻璃表面應力值。雖然利用該新型全自動玻璃表面應力儀可以精確且高效地計算出鋼化玻璃表面應力，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以便發生全反射，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雜性，費時費力，影響了測量效率。
技術實現思路
本專利技術的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種測量鋼化玻璃表面應力的拉曼光譜儀，可以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。本專利技術解決上述現有技術的不足所采用的技術方案是：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。本專利技術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，使光源發射的光經入射狹縫后形成點光源，減少雜散光的影響，提高了本專利技術拉曼光譜儀的測量精度。本專利技術所述的光譜儀為多通道光纖光譜儀，因而本專利技術可以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，使本專利技術拉曼光譜儀可以同時測量多個樣品的應力信息，提高了本專利技術的測量效率。本專利技術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，使本專利技術產生的拉曼信號能夠全部耦合至多通道光纖光譜儀，提高了本專利技術拉曼光譜儀的測量精度。本專利技術所述的光譜儀的響應波長帶寬為50nm，既提高了本專利技術拉曼光譜儀的分辨率，使本專利技術分辨率可以達到0.02nm，又提高了本專利技術的掃描速度。本專利技術所述的光譜儀連接有數據處理裝置，可以對拉曼光譜分析裝置所得數據進行快速處理，完成鋼化玻璃表面應力的精確測量。本專利技術所述的光源為激光光源，所發射的激光波長為532nm、514nm、635nm、785nm中的一種。本專利技術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。本專利技術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。本專利技術的有益效果是，由于本專利技術采用拉曼光譜法進行鋼化玻璃表面應力測量，因而避免了傳統光波導法測量過程中對待測玻璃造成的劃損。與傳統拉曼光譜儀不同，本專利技術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，因而在利用本專利技術拉曼光譜儀測量鋼化玻璃表面應力時，拉曼信號采集裝置可以實現多點信號同時采集，降低了結構成本，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，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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。

【技術特征摘要】
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。
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。
3.根據權利要求1或2所述的測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉輝，
申請(專利權)人：蘇州精創光學儀器有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32