平板玻璃應(yīng)力檢測(cè)適用于退火平板玻璃板面應(yīng)力和板厚應(yīng)力的檢測(cè)。檢測(cè)試驗(yàn)方法如下:
玻璃是各向同性體,各方向的折射率相同。如果玻璃中存在應(yīng)力,各向同性的性質(zhì)受到破壞,會(huì)引起折射率變化,兩主應(yīng)力方向的折射率不再相同,從而導(dǎo)致雙折射,雙折射引起光程差,光波雙折射的程度與玻璃中所存在的應(yīng)力大小成正比。平板玻璃應(yīng)力檢測(cè)的試驗(yàn)方法是通過(guò)測(cè)量應(yīng)力雙折射來(lái)衡量玻璃中應(yīng)力的大小。
如圖所示,當(dāng)一束光垂直射入存在應(yīng)力的玻璃時(shí),這束光在玻璃中分解成兩束振動(dòng)方向互相垂直的偏振光:尋常光o光和異常光e光,兩者光能量之和等于入射光的總光能量。其中o光在有應(yīng)力的玻璃中的傳播速率與入射角無(wú)關(guān),e光的傳播速率隨入射角大小和玻璃內(nèi)應(yīng)力的性質(zhì)變化。
當(dāng)入射光與玻璃的應(yīng)力方向成直角時(shí),o光與e光在玻璃中傳播的速率差**;當(dāng)入射光與玻璃的應(yīng)力方向一致時(shí),o光與e光的速率差趨向于零。因而,只有在人射光方向與應(yīng)力方向不平行時(shí)才產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。玻璃受到單向張應(yīng)力時(shí),其光學(xué)性質(zhì)如同單軸正晶體,e光的折射率大于o光的折射率,即e光在有張應(yīng)力的玻璃中傳播的速率小于o光;玻璃受單向壓應(yīng)力時(shí),光學(xué)性質(zhì)如同單軸負(fù)晶體,e光的折射率小于o光的折射率,即e光在有壓應(yīng)力的玻璃中傳播的速率大于o光。玻璃中的應(yīng)力越大,e光的傳播速率變化也越大,而o光的傳播速率不變。
平行光垂直光軸通過(guò)晶片時(shí),產(chǎn)生的雙折射光程差**,即光束方向?qū)?yīng)于**雙折射方向。對(duì)玻璃來(lái)說(shuō),垂直于光軸的方向就是垂直于玻璃的主應(yīng)力方向。
以垂直于主應(yīng)力方向測(cè)得的雙折射光程差值來(lái)表征應(yīng)力的大小。雙折射光程差由式Δ=d(ne-no)×106計(jì)算,式中:Δ——雙折射光程差,單位為納米(nm);d——光在玻璃中傳播的距離,單位為毫米(mm);ne——異常光e光的折射率;no——尋常光o光的折射率。
一般難以對(duì)雙折射光程差進(jìn)行直接測(cè)量,而是對(duì)相位差進(jìn)行測(cè)量進(jìn)而計(jì)算得出雙折射光程差。雙折射光程差Δ和相位差之間的關(guān)系為:Δ=δλ/2π,式中:δ——被測(cè)玻璃樣品的相位差測(cè)量值,單位為弧度(rad);λ——測(cè)量光波的波長(zhǎng),單位為納米(nm)。
平板玻璃的應(yīng)力按式σ=1/Cd×106×Δ計(jì)算。式中:σ——檢測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力,單位為兆帕(MPa);Δ——檢測(cè)點(diǎn)的雙折射光程差,單位為納米(nm);C——被測(cè)玻璃的應(yīng)力光學(xué)常數(shù),單位為每兆帕(MPa-1);d——光在玻璃中傳播的距離,單位為毫米(mm)。