平板玻璃应力检测原理

平板玻璃应力检测适用于退火平板玻璃板面应力和板厚应力的检测。检测原理如下：

玻璃是各向同性体，各方向的折射率相同。如果玻璃中存在应力，各向同性的性质受到破坏，会引起折射率变化，两主应力方向的折射率不再相同，从而导致双折射，双折射引起光程差，光波双折射的程度与玻璃中所存在的应力大小成正比。平板玻璃应力检测的原理是通过测量应力双折射来衡量玻璃中应力的大小。

如图所示，当一束光垂直射入存在应力的玻璃时，这束光在玻璃中分解成两束振动方向互相垂直的偏振光：寻常光o光和异常光e光，两者光能量之和等于入射光的总光能量。其中o光在有应力的玻璃中的传播速率与入射角无关，e光的传播速率随入射角大小和玻璃内应力的性质变化。

当入射光与玻璃的应力方向成直角时，o光与e光在玻璃中传播的速率差最大；当入射光与玻璃的应力方向一致时，o光与e光的速率差趋向于零。因而，只有在人射光方向与应力方向不平行时才产生双折射现象。玻璃受到单向张应力时，其光学性质如同单轴正晶体，e光的折射率大于o光的折射率，即e光在有张应力的玻璃中传播的速率小于o光；玻璃受单向压应力时，光学性质如同单轴负晶体，e光的折射率小于o光的折射率，即e光在有压应力的玻璃中传播的速率大于o光。玻璃中的应力越大，e光的传播速率变化也越大，而o光的传播速率不变。

平行光垂直光轴通过晶片时，产生的双折射光程差最大，即光束方向对应于最大双折射方向。对玻璃来说，垂直于光轴的方向就是垂直于玻璃的主应力方向。

以垂直于主应力方向测得的双折射光程差值来表征应力的大小。双折射光程差由式Δ=d(n_e-n_o)×10⁶计算，式中：Δ——双折射光程差，单位为纳米(nm)；d——光在玻璃中传播的距离，单位为毫米(mm)；n_e——异常光e光的折射率；n_o——寻常光o光的折射率。

一般难以对双折射光程差进行直接测量，而是对相位差进行测量进而计算得出双折射光程差。双折射光程差Δ和相位差之间的关系为：Δ=δλ/2π，式中：δ——被测玻璃样品的相位差测量值，单位为弧度(rad)；λ——测量光波的波长，单位为纳米(nm)。

平板玻璃的应力按式σ=1/Cd×10⁶×Δ计算。式中：σ——检测点的应力，单位为兆帕(MPa)；Δ——检测点的双折射光程差，单位为纳米(nm)；C——被测玻璃的应力光学常数，单位为每兆帕(MPa^-1)；d——光在玻璃中传播的距离，单位为毫米(mm)。

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