玻璃瓶偏光應力儀

玻璃瓶偏光應力儀

適用范圍

適合于檢測燈等有復雜構造的產品。

檢測高密度的塑料產品，如隱形眼鏡等。

檢測光學晶體，如氟化鈣（螢石）等。

      玻璃瓶偏光應力儀

      大量應用于玻璃、塑料等透明材質的內部應力檢測。長期以來該儀器的校準一直難以實施，本文介紹了基于光強法的光學相位延遲的量值復現原理及相應的測量裝置，闡述了光學相位延遲量值的傳遞過程和相關問題。

  玻璃等透明材料存在的內部應力是這些材料的極為重要的物理指標。該應力的存在不僅導致材料表面會隨時間而慢慢變形，嚴重影響成像質量，而且應力分布不均勻嚴重時還會引起自爆。近期發生的玻璃幕墻自爆事件，以及啤酒瓶的安全事件就是其典型事例。因此，對該類材料內部應力的準確測量顯得尤為重要。
  其測量原理基于應力雙折射檢測，即：玻璃是各向同性體，各方向的折射率相同。如果玻璃中存在應力，各向同性的性質會受到破壞，引起折射率的變化，兩個主應力方向的折射率不再相同，會出現雙折射現象。雙折射導致材料產生光學相位延遲，其相位延遲值與應力值的關系由下式確定：

     δ=CΔσ

式中：δ為相位延遲；

Δσ為x及y方向的應力差；

C為應力光學常數，它是物性常數，僅與玻璃品種有關。

只要能測量出相位延遲值，就可以知道材料的內部應力。并且，絕大多數儀器給出的量值就是相位延遲值。

雖然該項測試與人們的安全息息相關，但由于相關的校準技術規范及檢定規程至今尚未建立，相關的量傳體系也沒有完善，因此，偏光應力儀的校準一直存在問題。

二、 相位延遲值校準
1、相位延遲值的校準
目前測量理論上，測量材料相位延遲值的方法很多，如光強法、相位延遲橢偏測量法、光譜掃描測量法、偏振調制法、光學差拍法、補償法、半陰法、光強法和諧振腔法等。

國際上真正用于計量校準的方法為光強法，由美國NIST建立[8J，并提供對外服務。我們目前已經初步建成了相位延遲校準裝置，并開始對外提供校準服務。其裝置原理圖如圖1所示：

圖1中P，A為偏振片，S為待測樣品；E1，E2為編碼器驅動器；Q1，Q2為驅動器；A1，A2為高精度電流表。
延遲量校準裝置包括：光源部分、測量光路、探測器部分、轉角控制機構(分辨率為0．01o)、采樣控制機構和各部分的供電電源，以及各種輔助性能檢測部分(光源穩定性監測機構)等。
安裝在光學平臺上的多波長激光器發出的激光作為光源同時兼為光路調整的基準。利用它可以準確定位各個器件在光路中的偏轉角度、反射鏡的方向、樣品定位的準確性及其表面是否垂直于光路等。

該裝置相位延遲量測量擴展不確定度為U=0.16。(k=2)?？紤]到大多數儀器測量精度不足為1^o , 能夠滿足需求。部分儀器用nm為單位表示，其轉換關系為：

δ（nm）=δ(^o)

2、 相位延遲的校準
儀器的校準一般依據已經具有標準值的標準片進行校準。目前市場上可用于校準的標準片大致有兩種：一是利用云母、石英和方解石等制成，其特點是成本高、精度高。另一種為在一定基材上，施加壓力使之產生相位差，成本低但精度差。從面的均勻性和年穩定性角度說，*種類材料的量值要遠好于第二種材料；從應用上講，*類材料制成的標準片基本可以滿足要求。

利用該類標準片進行校準過程，請參看圖2。