[发明专利]一种荧光量子点检测玻璃表面和亚表面损伤的方法

说明书

本发明公开了一种荧光量子点检测玻璃表面和亚表面损伤的方法，包括如下步骤：将CdSe/ZnS核壳结构荧光量子点加入甲苯中，配置浓度为不小于1mg/mL的量子点甲苯溶液，再与丙酮按(2:1)‑(1:1)的体积比混合，得到量子点‑甲苯‑丙酮溶液；通过Ball‑dimpling法用钢球在样品表面研磨出凹坑揭示亚表面损伤；将样品浸没在量子点溶液中；有机溶剂挥发后将样品置于荧光共聚焦显微镜下观察，得到表面的三维形貌和凹坑内荧光强度变化曲线；用ImageJ软件分析得到样品表面粗糙度，根据荧光强度变化得到亚表面损伤层的厚度。本发明方法快速准确地同时测量表面损伤和亚表面损伤，在光学器件检测方面有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种玻璃材料表面损伤的检测方法，尤其涉及一种亚表面损伤层厚度的检测方法，用于测量多种玻璃材料如光学元件。该方法可同时检测玻璃表面损伤和亚表面损伤分布情况，定量得到玻璃材料的表面粗糙度和亚表面损伤层厚度，可以实现超精密磨削造成的微小亚表面损伤层厚度的测量。

背景技术

目前测量表面损伤以及亚表面损伤的方法有很多，其中表面损伤用表面粗糙度来衡量，对于一些玻璃的粗糙度常用光学法进行测量，如常见的扫描探针显微镜法、原子力显微镜法、干涉显微镜法、散射法、散斑法、光学触针法、衍射法等。这些光学法测量表面损伤相比于传统的样块比较法准确度较高，但是偏向于逐点测量，降低了测量的效率。亚表面损伤深度的检测包括破坏性检测法：HF化学腐蚀速率法、截面显微法、Ball Dimpling法等，和非破坏性检测法：磁流变抛光斑点法、X射线衍射法、激光散射法、全内反射强度检测技术等。破坏性法检测亚表面损伤易操作，直观性强，可实现精确定量测量，但试件会受到损伤；非破坏性检测法能够保证测试件表面的完整性，但机理复杂，对测试样品有一定要求，且对检测仪器有较大的依赖性。以上这些检测方法都不能同时测量得到样品的表面损伤和亚表面损伤，并且对于亚表面损伤无法在具体的损伤分布程度上予以量化的表征。

量子点是指由一定数量的原子按照某种方式组成的纳米颗粒，其三维尺寸介于1-10nm之间，表现出独特的物理和化学性质，受激后可以发射荧光。与有机荧光材料相比，具有谱窄、激发光谱宽、光学稳定性好和不易光漂白等优点，最重要的是，量子点能带的有效带隙可随粒子尺寸的增加而减少，即可通过改变粒子尺寸来实现对其光电性质的调控，使其在生物医药、信息存储、太阳能电池、发光二极管等领域都具有广阔的应用前景。

目前，已有研究者将量子点应用于检测玻璃材料的亚表面损伤，如：文献W.Williams,B.Mullany,W.Parker,et al.Using quantum dots to evaluate subsurfacedamage depths and formation mechanisms in glass[J].CIRP Annals-ManufacturingTechnology,2010,59(1):569-572所述。具体步骤是把量子点加在研磨抛光液中，之后用激光共聚焦荧光显微镜技术对玻璃的亚表层损伤进行评估，发现量子点能明确显示亚表面损伤的位置。这种方法只能得到样品的亚表面损伤分布，不能对亚表面损伤进行定量的表征，且不能同时测量得到样品的表面损伤。

发明内容

本发明针对背景技术提出的问题，提出了一种快速、有效、准确的检测与观察玻璃表面损伤和亚表面损伤的分布和深度的方法。该方法在玻璃的表面损伤和亚表面损伤检测方面，有着很好的实际应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种荧光量子点检测玻璃表面和亚表面损伤的方法，其特征在于，所述包括以下步骤：

(1)制备量子点-甲苯-丙酮混合溶液：

S1.将CdSe/ZnS核壳结构的荧光量子点加入甲苯中，超声使溶解均匀，配置浓度为不小于1mg/mL的量子点甲苯溶液；