[发明专利]一种测量钢化玻璃表面应力的拉曼光谱仪及测量方法

权利要求书

1.一种测量钢化玻璃表面应力的拉曼光谱仪，包括光源、拉曼信号采集装置、拉曼光谱分析装置，其特征在于，所述的拉曼信号采集装置包括沿光路依次设置的半透半反镜、微透镜阵列、聚焦透镜、成像光纤束、显微系统、位移扫描控制机构，待测样品位于显微系统后端的位移扫描控制机构上，显微系统将光源发射的光聚焦在待测样品上以产生拉曼信号；所述的拉曼光谱分析装置包括半透半反镜后端依次设置的成像透镜、出射狭缝、光谱仪，由待测样品散射的拉曼信号经半透半反镜反射后，通过成像透镜、出射狭缝进入光谱仪进行光谱分析，所述的光源与半透半反镜之间依次设有整形透镜、入射狭缝、准直透镜，整形透镜与准直透镜同光轴设置，且整形透镜与准直透镜均设置在以入射狭缝为焦平面、焦点在入射狭缝的中心位置上，所述的光谱仪为多通道光纤光谱仪。

2.根据权利要求1所述的测量钢化玻璃表面应力的拉曼光谱仪，其特征在于，所述的多通道光纤光谱仪的光纤阵列间距小于所述的拉曼信号阵列间距。

3.根据权利要求2所述的测量钢化玻璃表面应力的拉曼光谱仪，其特征在于，所述的多通道光纤光谱仪的光纤阵列间距小于所述的拉曼信号阵列间距的1/3。

4.根据权利要求1所述的测量钢化玻璃表面应力的拉曼光谱仪，其特征在于，所述的光谱仪的响应波长带宽为50nm。

5.根据权利要求1所述的测量钢化玻璃表面应力的拉曼光谱仪，其特征在于，所述的光谱仪连接有数据处理装置。

6.根据权利要求1所述的测量钢化玻璃表面应力的拉曼光谱仪，其特征在于，所述的光源为激光光源，激光光源发射的激光波长为532nm、514nm、635nm、785nm中的一种。

7.一种测量钢化玻璃表面应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设置拉曼光谱仪的测试参数，使光源的激光功率为2-10mw，拉曼光谱仪的曝光时间为2-10s；

(2)利用光波导法测出待测样品的应力分布；

(3)将待测样品置于拉曼信号采集装置的光斑焦点并垂直于探测光束处，启动拉曼光谱仪进行扫描，获取此时的拉曼峰值；

(4)通过位移扫描控制机构控制待测样品上下位移进行Z轴扫描，随着Z轴的变化会出现不同的拉曼峰值，获取不同Z轴位置处的拉曼光谱，利用光谱处理软件获取拉曼峰的波数，并测出与待测样品同种材料的玻璃无应力时的拉曼峰值；

(5)利用步骤(2)中获得的应力分布，以及不同位置的拉曼峰值之差与应力值之差，计算出应力频移因子σ，最后利用应力-频移公式F＝σΔω，F为钢化玻璃表面应力，σ为应力频移因子，Δω为拉曼频移，计算出待测样品的表面应力。

8.根据权利要求7所述的测量钢化玻璃表面应力的方法，其特征在于，所述的测量钢化玻璃表面应力的方法还包括对待测样品的钢化深度进行测量的步骤，所述测量钢化深度的步骤为：所述的步骤(4)中，当Z轴的变化不出现新的拉曼峰值时，拉曼光谱仪停止扫描，此时的Z轴位置即为待测样品的钢化深度。