CN112858218A - 用于确定折射率、中心张力或应力分布的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于确定折射率、中心张力或应力分布的设备和方法。设备可包括至少部分由参比块的第一主表面限定并且被构造用于接收样品的腔体。所述设备可包括第一偏振切换光源，其被构造用于将第一偏振切换光束发射向腔体；以及被构造用于检测对应信号的第一检测器。所述设备可包括第二偏振切换光源，其被构造用于将第二偏振切换光束发射向腔体；以及被构造用于检测对应信号的第二检测器。第一参比块可位于第二检测器与第二参比块之间。确定估算应力分布的方法可包括根据所测的样品的延迟分布来确定中心张力。方法可包括根据样品的折射率分布来确定初始应力分布。方法可包括缩放和调整应力分布。

Description

用于确定折射率、中心张力或应力分布的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119，要求2019年11月27日提交的第62/941,167号美国临时申请的优先权权益，其内容通过引用全文纳入本文。
技术领域
本公开一般涉及用于确定应力特性的设备和方法，更具体地，涉及用于确定折射率、中心张力或应力分布的设备和方法。
背景技术
光散射偏振法(LSP)使用散射的偏振光来确定样品的基于应力的特性，这些样品能够使光从样品材料内散射。用输入光以相对较浅的角度照射样品。使用光学补偿器，使光偏振在不同偏振状态之间连续变化。通过图像传感器检测散射光。样品中的应力导致沿着光路的光学延迟，并且应力的量与光学延迟的导数成比例。可以根据检测到的散射光强度分布来确定光学延迟的量，该散射光强度分布由于检测光的不同有效路径长度的相长和相消干涉而变化。可测量的应力相关性质包括应力分布、中心张力(CT)和压缩深度(DOC)。然而，测量可能经受噪声，并且对处于压缩的区域的测量可能是不可靠的。
折射近场(RNF)方法测量样品的折射率和双折射分布(并因此测量应力)。RNF方法使输入光穿过样品以及与被测量的样品接触的参比块。还使用棱镜将离开样品的光耦合到通过图像传感器测量的横向电(TE)模式谱和横向磁(TM)谱。对TE和TM模式谱进行分析，以取得应力相关特性，包括应力分布。然而，应力分布的大小可能并不可靠并且会在样品的厚度内漂移。
因此，需要更加可靠并且经受更低可变性的测量CT的方法。还需要利用RNF法进行更精确测量的设备和方法。此外，需要能够使用LSP和RNF来测量更精确的应力分布的组合设备以及使用该设备的方法。
概述
本文阐述了用于确定样品的折射率、中心张力或应力分布的设备和方法。用于利用LSP和RNF来测量的组合设备可简化和加速测量过程。而且，该组合设备降低了样品破裂的风险，这是因为相比于两个分开的设备，需要更少的搬动来将样品装载到组合设备中。使用组合设备的方法对于总应力分布还可产生更可靠的测量。
组合设备或LSP设备可用在测量中心张力(CT)的方法中。本公开的方法可产生更可靠的CT测量值，该测量值不包括在CT区域的边缘(例如，层压件中的层之间的界面)附近测量的噪声部分(例如，一个或多个端部)。通过在测量期间移动样品，本公开的方法还可产生更可靠的CT测量值，可以对其进行处理以产生具有更低噪声的平均强度分布。
组合设备或RNF设备可包括不止一个参比块。将参比块夹在被构造用于容纳样品的腔体中可提供校正测量中存在的漂移和其他系统误差的手段。提供至少一个具有第一折射率的参比块和包括第三折射率的流体，并且其跨越样品的估算折射率(例如，估算的折射率分布范围)可提供折射率和/或应力分布的更精确和可再现的测量。另外，使包含第一折射率的所述至少一个参比块与样品的估算折射率(例如，估算折射率分布的极值)之间的最小差的大小在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内和/或在约0.006至约0.10的范围内可进一步提高折射率和/或应力分布测量的可靠性和/或再现性。另外，使包含第三折射率的所述流体与样品的估算折射率(例如，估算折射率分布的极值)之间的最小差的大小在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内和/或在约0.006至约0.10的范围内可进一步提高折射率和/或应力分布测量的可靠性和/或再现性。在一些实施方式中，在测量了样品的校正折射率(例如，折射率分布)之后可更换所述至少一个参比块和/或流体，以使所述至少一个参比块和/或流体满足上述条件。在一些实施方式中，在所述组合设备中，第一参比块可包括棱镜。
以下描述了本公开的一些示例性实施方式，同时应理解各个实施方式的任何特征可以单独使用或彼此组合使用。
在一些实施方式中，用于测量样品的应力分布的设备可包括腔体，所述腔体至少部分由包含第一折射率的第一参比块的第一主表面限定。所述腔体可被构造用于接收样品。所述设备可包括偏振切换光源，其被构造用于将第一偏振切换光束发射向腔体。所述设备可包括第二偏振切换光源，其被构造用于将第二偏振切换光束发射向腔体。所述设备可包括第一检测器，其被构造用于检测来自第一偏振切换光束的信号。所述设备包括第二检测器，其被构造用于检测来自第二偏振切换光束的信号。第一参比块可位于第二检测器与第一参比块之间。第一参比块可位于第二检测器与第二参比块之间。
在另外的实施方式中，所述设备可进一步包括样品保持器。所述样品保持器可在垂直于第一主表面的方向上平移。
在另外的实施方式中，样品保持器可位于第二偏振切换光源与腔体之间。
在另外的实施方式中，样品保持器可位于第一偏振切换光源与腔体之间。
在另外的实施方式中，第二偏振切换光束可被构造成沿着第二光束路径行进。样品保持器可包括面向腔体的第一主表面以及与第一主表面相对的第二主表面。第二光束路径可以一定的角度射在样品保持器的第二主表面上，所述一定的角度相对于与样品保持器的第二主表面垂直的方向成约10°至约15°。
在另外的实施方式中，所述设备还包括第二参比块，其可包括第二主表面。所述腔体可由第二主表面进一步限定。第一参比块可包括第一折射率。第二参比块可包括第二折射率。
在另外的实施方式中，第二折射率可基本上等于第一折射率。
在另外的实施方式中，所述设备可包括与第一参比块接触的液体。所述液体可包括第三折射率。
在另外的实施方式中，第三折射率可大于第一折射率。
在另外的实施方式中，第一折射率与第三折射率之间的差的大小可以是约0.05或更大。
在一些实施方式中，确定样品的估算应力分布的方法可包括：测量样品的延迟分布(retardation profile)。所述方法可包括：根据测得的样品的延迟分布来确定样品的中心张力。所述方法可包括：测量样品的折射率分布。所述方法可包括：根据测得的折射率分布来确定样品的初始应力分布。所述方法包括：基于所述初始应力分布和中心张力，对初始应力分布进行缩放以获得样品的缩放的应力分布。所述方法可包括：调整缩放的应力分布以获得经过力平衡的估算应力分布。
在另外的实施方式中，所述样品可包括层压件，所述层压件包括位于第一外层与第二外层之间的芯层。所述芯层可包括中心张力。
在另外的实施方式中，所述样品可包括玻璃基样品。
在另外的实施方式中，确定中心张力可包括：确定包含中心张力的中心区域的宽度。确定中心张力可包括：确定包含拟合宽度的拟合范围，所述拟合宽度小于不包括延迟分布的一个或多个端部的中心部分的宽度。确定中心张力可包括：在拟合范围内，将多项式拟合到延迟分布的一部分。确定中心张力可包括：根据拟合的多项式来确定样品的中心张力。
在另外的实施方式中，所述方法可包括：使第一参比块与液体接触。
在另外的实施方式中，所述液体可包含第三折射率，其小于第一折射率。
在另外的实施方式中，测量折射率分布可包括：将样品定位在第一参比块与第二参比块之间。第一参比块可包括第一折射率。第二参比块可包括第一折射率。测量折射率分布和确定初始应力分布可包括：从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束。测量折射率分布和确定初始应力分布还包括：使第二偏振切换光束传输通过第一参比块、样品和第二参比块。测量折射率分布和确定初始应力分布可包括：检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号。测量折射率分布和确定初始应力分布可包括：基于检测信号中的与第一参比块和第二参比块对应的数据，调整检测信号，以确定折射率分布。
在另外的实施方式中，样品的估算折射率与第一预定折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。与第二预定折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
在另外的实施方式中，测量折射率分布和确定初始应力分布包括：将可包含第一预定折射率的第一参比块定位在样品与第二偏振切换光源之间。测量折射率分布和确定初始应力分布可包括：使第一参比块与包含第二预定折射率的液体接触。测量折射率分布和确定初始应力分布可包括：从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束。测量折射率分布和确定初始应力分布还包括：使第二偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品。测量折射率分布和确定初始应力分布可包括：检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号。测量折射率分布和确定初始应力分布还包括：基于传输的信号和校正的折射率来确定估算应力分布。样品的估算折射率与第一预定折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。与第二预定折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
在另外的实施方式中，第一预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小可在约0.006至约0.10的范围内。第二预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小可在约0.006至约0.10的范围内。
在另外的实施方式中，测量折射率分布可包括：使用相对于彼此以约85°至约95°的角取向的两个检测器同时测量折射率分布。
在一些实施方式中，折射近场设备可包括第一参比块，其包括第一折射率和第一主表面。所述设备可包括第二参比块，其包括第二折射率并且包括面向第一主表面的第二主表面。所述设备可包括限定在第一主表面与第二主表面之间的腔体，其被构造用于接收样品。所述设备可包括包含第三折射率的液体，其接触第一参比块和第二参比块。
在另外的实施方式中，第三折射率可大于第一折射率。
在另外的实施方式中，第三折射率可小于第一折射率。
在另外的实施方式中，第一折射率与第三折射率之间的差的大小可以是约0.05或更大。
在另外的实施方式中，第二折射率可基本上等于第一折射率。
在另外的实施方式中，所述设备还可包括样品保持器，所述样品保持器可在垂直于第一主表面的方向上平移。
在另外的实施方式中，样品保持器可位于第二偏振切换光源与腔体之间。
在另外的实施方式中，第二偏振切换光束可被构造成沿着第二光束路径行进。样品保持器可包括面向腔体的第一主表面以及与第一主表面相对的第二主表面。第二光束路径可以一定的角度射在样品保持器的第二主表面上，所述一定的角度相对于与样品保持器的第二主表面垂直的方向成约10°至约15°。
在一些实施方式中，确定包含样品折射率的样品的应力分布的方法可包括：将样品定位在包含第一折射率的第一参比块与包含第一折射率的第二参比块之间。所述方法可包括：从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束。所述方法还包括：使第二偏振切换光束传输通过第一参比块、样品和第二参比块。所述方法可包括：检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号。所述方法还包括：基于检测信号中的与第一参比块和第二参比块对应的数据，调整检测信号，以确定校正信号。所述方法可包括：基于校正信号，确定估算应力分布。
在另外的实施方式中，第一折射率与样品折射率之间的最小差的大小可在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内。
在另外的实施方式中，第一折射率与样品折射率之间的最小差的大小可在约0.006至约0.10的范围内。
在另外的实施方式中，第一折射率可小于样品折射率。
在另外的实施方式中，所述方法还可包括：使第一参比块与包含第二折射率的液体接触。
在另外的实施方式中，第二折射率可大于第一折射率。
在另外的实施方式中，第二折射率可大于样品折射率。
在另外的实施方式中，样品折射率与第二折射率之间的最小差的大小可在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内。
在另外的实施方式中，与第二折射率之间的最小差的大小可在约0.006至约0.10的范围内。
在另外的实施方式中，所述样品可包括玻璃基样品。
在另外的实施方式中，所述样品可包括层压件。
在一些实施方式中，确定样品的应力分布的方法可包括：将包含第一预定折射率的第一参比块定位在样品与第二偏振切换光源之间。所述方法可包括：使第一参比块与包含第二预定折射率的液体接触。所述方法可包括：从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束。所述方法还包括：使第二偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品。所述方法可包括：检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号。所述方法还包括：基于传输的信号和校正折射率，确定应力分布。样品的估算折射率与第一预定折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。与第二预定折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
在另外的实施方式中，第一预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。第二预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。
在一些实施方式中，确定样品的校正折射率的方法可包括：将包含第一预定折射率的第一参比块定位在样品与第二偏振切换光源之间。所述方法可包括：使第一参比块与包含第二预定折射率的液体接触。所述方法可包括：从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束。所述方法可包括：使第二偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品。所述方法可包括：检测传输的第二偏振切换光束。所述方法可包括：基于检测信号，估算样品的估算折射率。所述方法可包括：用包含第一校正折射率的另一个参比块替换所述第一参比块。所述方法可包括：用包含第二校正折射率的另一种液体替换所述液体。所述方法可包括：使第二偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品。所述方法可包括：检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号。所述方法可包括：基于检测信号，估算样品的校正折射率。所述方法可包括：基于传输的信号和校正折射率，确定应力分布。样品的估算折射率与第一校正折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。与第二校正折射率之间的最小差的大小可在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
在另外的实施方式中，样品的估算折射率与第一校正折射率之间的最小差可在约0.006至0.10的范围内。与第二校正折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。
在一些实施方式中，确定样品的中心张力的方法可包括：测量样品的延迟分布(retardation profile)。所述方法可包括：确定包含中心张力的中心区域的宽度。所述方法可包括：确定包含拟合宽度的拟合范围，所述拟合宽度小于不包括延迟分布的一个或多个端部的中心部分的宽度。所述方法可包括：在拟合范围内，将多项式拟合到延迟分布的一部分。所述方法可包括：根据拟合的多项式来确定样品的中心张力。
在另外的实施方式中，所述样品可包括玻璃基样品。
在另外的实施方式中，所述样品可包括层压件，所述层压件包括位于第一外层与第二外层之间的芯层，所述芯层包括中心张力。
在另外的实施方式中，拟合的多项式可包括直线。
附图简要说明
参照附图阅读下文的具体实施方式，可以更好地理解本公开的实施方式的上述特征和优点以及其他特征和优点，其中：
图1是根据一些实施方式所述的一种示例性组合设备的示意图；
图2是根据一些实施方式所述的一种示例性组合设备的示意图；
图3是根据一些实施方式所述的一种示例性光散射偏振测量设备的示意图；
图4是根据一些实施方式所述的一种示例性光散射偏振测量设备的示意图；
图5是根据一些实施方式所述的一种示例性光散射偏振测量设备的示意图；
图6是根据一些实施方式所述的包含层压件的样品的截面图；
图7是根据一些实施方式所述的一种示例性折射近场设备的示意图；
图8是根据本公开的实施方式所述的使用光散射偏振法测量的强度分布的图示；
图9是根据本公开的实施方式所述的使用光散射偏振法测量的光学延迟分布的图示；
图10是根据本公开的实施方式所述的使用光散射偏振法测量的示例性光学延迟分布；
图11是对同一样品测量的一系列应力分布；
图12是根据本公开的实施方式对同一样品测量的一系列应力分布；
图13是根据本公开的实施方式，例示了测量应力分布的示例性方法的流程图；
图14是根据本公开的实施方式，例示了测量中心张力的示例性方法的流程图；
图15是根据本公开的实施方式，例示了测量折射率和/或应力分布的示例性方法的流程图。
在本公开中，附图用于强调某些方面。因此，除非另外明确指明，否则不应认为图中所示的不同区域、部分和基材的相对尺寸与其实际的相对尺寸成比例。
具体实施方式
在此将参照附图更完整地描述各实施方式，附图中给出了示例性实施方式。只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，权利要求可以包含各个实施方式的许多不同方面，并且不应被理解成受限于本文提出的实施方式。
图1-5和7例示了根据本公开的实施方式所述的设备视图。除非另外指出，否则一种可折叠设备的实施方式的特征论述可同样适用于本公开的任何实施方式的对应特征。例如，在本公开中，相同的零件编号可表示，在一些实施方式中，所标识的特征彼此相同，并且一个实施方式的标识特征的论述可同样适用于本公开的任何其他实施方式的标识特征，另有指出的除外。
图1-5和7示意性例示了根据本公开实施方式的设备的示例性实施方式。如图1-2所示，所述设备可以是组合设备101，其包括光散射偏振计(LSP)设备131和折射近场(RNF)设备121。在一些实施方式中，如图3-5所示，所述设备的实施方式可包括作为独立设备的LSP设备131,131’。在一些实施方式中，如图7所示，所述设备的实施方式可包括作为独立设备的RNF设备121。因此，应理解，除非另外指出，否则关于组合设备101中的LSP设备131的论述可适用于独立的LSP设备131,131’的对应特征，反之亦然。同样地，应理解，除非另外指出，否则关于组合设备101中的RNF设备121的论述可适用于独立的RNF设备121，反之亦然。
图1-2示意性例示了组合设备101，其可包括包封LSP设备131和RNF设备121的壳体107。在一些实施方式中，组合设备101的壳体107或其他区域可包括第一尺寸L1和第二尺寸L2，其中，组合设备101的部件被限制在由第一尺寸L1和第二尺寸L2限定的区域内。在一些实施方式中，L1和/或L2可在以下范围内：约200mm至1米，约200mm至约500mm，约200mm至约300mm，或者其间的任何范围或子范围。在一些实施方式中，虽然未示出，但是控制器141可以位于壳体107的外侧。
如图1-5所示，LSP设备131,131’可包括第一偏振切换光源133。在一些实施方式中，如图2所示，第一偏振切换光源133可包括第一光源201和第一光学补偿器203。第一光源201可包括激光器、发光二极管(LED)和/或有机发光二极管。在进一步的实施方式中，激光器可包括气体激光器、准分子激光器、染料激光器或固态激光器。气体激光器的示例性实施方式包括氦、氖、氩、氪、氙、氦氖(HeNe)、氙氖(XeNe)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、铜(Cu)蒸气、金(Au)蒸气、镉(Cd)蒸气、氨、氟化氢(HF)和氟化氘(DF)。准分子激光器的示例性实施方式包括在惰性环境中的氯、氟、碘或一氧化二氮(N2O)，所述惰性环境包括氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)或其组合。染料激光器的示例性实施方式包括使用有机染料的那些，例如，溶解在液体溶剂中的罗丹明、荧光素、香豆素、茋、伞形酮、并四苯或孔雀石绿。固态激光器的示例性实施方式包括晶体激光器、纤维激光器和激光二极管。基于晶体的激光器包括掺杂镧系元素或过渡金属的主晶。主晶的示例性实施方式包括钇铝石榴石(YAG)、钇锂氟化物(YLF)、正铝酸钇(yttrium othoaluminate,YAL)、钇钪镓石榴石(YSSG)、六氟化锂铝(LiSAF)、六氟化铝钙锂(LiCAF)、硒化锌(zinc selenium,ZnSe)、硫化锌(ZnS)、红宝石、镁橄榄石和蓝宝石。掺杂剂的示例性实施方式包括钕(Nd)、钛(Ti)、铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)、铒(Er)、钬(Ho)、铥(Tm)、镱(Yb)、镝(Dy)、铈(Ce)，钆(Gd)、钐(Sm)和铽(Tb)。固体晶体的示例性实施方式包括红宝石、变石、氟化铬、镁橄榄石、氟化锂(LiF)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)和氯化铷(RbCl)。激光二极管可包括具有用于相应的p型、本征和n型半导体层的三种或更多种材料的异质结二极管或PIN二极管。激光二极管的示例性实施方式包括AlGaInP、AlGaAs、InGaN、InGaAs、InGaAsP、InGaAsN、InGaAsNSb、GaInP、GaAlAs、GaInAsSb和铅(Pb)盐。一些激光二极管由于其尺寸、可调的输出功率以及在室温(即约20℃至约25℃)下操作的能力，因此可代表示例性的实施方式。
在一些实施方式中，第一光源201可被构造用于发射包含第一光学波长的第一光束。在进一步的实施方式中，第一光学波长可在以下范围内：约300纳米(nm)至约1,000nm、约350nm至约900nm、约400至约800nm、约500nm至约700nm，或者其间的任何范围或子范围。在进一步的实施方式中，第一波长可以是约365nm、约415nm或约590nm。在一些实施方式中，如图2-4所示，第一偏振切换光源133被构造成沿着第一路径205,205F,205S,205U发射第一偏振切换光束。
如图2所示，第一光学补偿器203可包括偏振分束器。在另外的实施方式中，第一光学补偿器203可包括半波片和四分之一波片。在另外的实施方式中，半波片或四分之一波片中的一种可相对于另一种旋转，这可改变穿过其的光束的偏振。在另外的实施方式中，第一光学补偿器203可包括电控制的偏振调制器，例如，基于液晶的调制器或者基于铁电液晶的调制器。在另外的实施方式中，第一光学补偿器203可由控制器141(下文有所论述)控制。
如本文所用的第一偏振切换光源133(例如，包括第一光学补偿器203)被构造成在两个或更多个偏振状态(偏振)之间循环。在一些实施方式中，第一偏振切换光源133可被构造成在多达八种不同偏振之间切换(例如，循环通过)，这些不同偏振组合了线偏振、椭圆偏振和/或圆偏振。在另外的实施方式中，第一偏振切换光源133可被构造成从小于1秒至约10秒的范围内经历完整的偏振周期(即，在两个或更多个偏振之间变化)。
在一些实施方式中，如图2-3所示，LSP设备131,131’可包括第一聚焦透镜135。如图所示，第一聚焦透镜135可沿着第一偏振切换光束的第一路径205定位。在通过第一聚焦透镜135后，第一偏振切换光束可沿着第一路径的部分205F聚焦。第一聚焦透镜135可包括凸透镜和/或可调焦距透镜。在一些实施方式中，第一聚焦透镜135可被构造成沿着第一路径的部分205F准直第一偏振切换光束。在一些实施方式中，虽然未示出，但是可沿着第一路径的部分205,205F和/或205S定位带通滤波器、附加的聚焦透镜、光扩散器、分束器和/或衰减器。在另外的实施方式中，这些附加元件中的一个或多个可由控制器141控制。
在一些实施方式中，如图1和3-5所示，LSP设备131,131’可包括棱镜113。在另外的实施方式中，如图4所示，棱镜113可任选地包括输入表面209和第一输出表面213。在另外的实施方式中，如图3所示，棱镜113可包括第二输出表面211。在另外的实施方式中，如图3所示，棱镜113可包括试样耦合表面307。在另外的实施方式中，棱镜113的试样耦合表面307可至少部分限定被构造用于接收样品103的腔体301。在另外的实施方式中，棱镜113的试样耦合表面307可面向折射率匹配流体215。在另外的实施方式中，棱镜113的试样耦合表面307可接触折射率匹配流体215。
如图1-5所示，LSP设备131,131’可包括第一检测器137。在一些实施方式中，第一检测器137可包括数码相机、CCD和/或光检测器阵列。在一些实施方式中，第一检测器可以包括一个或多个聚焦透镜、衰减器和/或分束器。在一些实施方式中，如图2和4所示，第一检测器137可包括图像传感器217。在另外的实施方式中，如图4-5所示，图像传感器217可包括成像像素401的阵列。在更进一步的实施方式中，成像像素的阵列可包括二维阵列。在另外的实施方式中，成像像素阵列中的像素的最大尺寸可在约1微米(μm)至约15μm、约2μm至约10μm、约5μm至约8μm的范围内，或者在其间的任何范围或子范围内。在另外的实施方式中，如图3-5所示，第一检测器137可面向棱镜113的第一输出表面213。在另外的实施方式中，第一检测器137可沿着第一路径205S定位，以检测来自行进通过棱镜113的散射的第一偏振切换光束的信号。如图1-4所示，第一检测器137可通过被构造用于传输信号SB的通信路径连接到控制器141。
在一些实施方式中，如图3所示，包括第一检测器137的LSP设备131,131’可包括不止一个第一检测器。在另外的实施方式中，如图所示，第一检测器可包括第一图像检测器137A和第二图像检测器137B，第一图像检测器137A被构造用于检测沿着路径205S行进的散射光，第二图像检测器137B被构造用于检测沿着路径205U行进的散射光。在进一步的实施方式中，第一图像检测器137A可面向棱镜113的第一输出表面213，并且第二图像检测器137B可面向棱镜113的第二输出表面211。在另外的实施方式中，在棱镜113与第一图像检测器137A之间为第一轴，在棱镜113与第二图像检测器137B之间为第二轴，第一轴与第二轴之间的角可在约85°至约95°、约87°至约93°、约89°至约91°的范围内，或者在其间的任何范围或子范围内。以基本直角(例如，在约85°至约95°的范围内)来提供多个检测器可捕获相同偏振中的多个测量值，它们可组合(例如，平均)以降低测量中的噪声和/或缩短进行对应测量所需的时间。
在一些实施方式中，如图1-2和5所示，LSP设备131,131’可包括样品保持器701。在另外的实施方式中，如图5所示，样品保持器701可至少部分限定被构造用于接收样品103的腔体301。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向305上平移。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向711上平移。在一些实施方式中，如图4所示，LSP设备131’可包括第一台架405，第一偏振切换光源133的至少一部分与之连接。在另外的实施方式中，如图所示，第一偏振切换光源133的第一光源201可连接到第一台架405。在另外的实施方式中，如图所示，第一偏振切换光源133的第一光源201可接触第一台架405。在另外的实施方式中，如图所示，第一台架至少可在与第一偏振切换光束的第一路径205的第一部分205F平行的方向407上平移。在一些实施方式中，如图4所示，LSP设备131’可包括第二台架409，第一检测器137的至少一部分与之连接。在另外的实施方式中，如图所示，第一检测器137可接触第二台架409。在另外的实施方式中，如图所示，第二台架409至少可在方向411上平移，所述方向411垂直于在被样品103散射之后的第一偏振切换光束的第一路径的第二部分205S。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是当第一检测器137包括不止一个检测器时，第二台架409可包括多个台架，并且多个第二台架中的每个台架对应于一个检测器(例如，第一图像检测器137A、第二图像检测器137B)。在另外的实施方式中，多个台架中的每个台架至少可在方向411上平移。应理解，上文论述的可平移的台架可适用于LSP设备131,131’的所有实施方式。
在一些实施方式中，如图3-5所示，LSP设备131,131’可包括第二参比块707。在另外的实施方式中，如图5所示，第二参比块707可包括第二主表面721，其面向第一参比块113的试样耦合表面307。在一些实施方式中，如图3-5所示，LSP设备131,131’可包括平台303。在另外的实施方式中，如图5所示，平台303可包括平台表面713，其面向第一参比块113的试样耦合表面307。在另外的实施方式中，如图5所示，第二参比块707可位于平台303与第一参比块113之间。
在一些实施方式中，如图4所示，LSP设备131’可被构造成使第一偏振切换光束的光束路径205射在棱镜113的输入表面209上。在另外的实施方式中，棱镜113可位于第一偏振切换光源133与被构造用于接收样品103的腔体301之间。在另外的实施方式中，棱镜113可位于第一偏振切换光源133与样品保持器701之间。在另外的实施方式中，光束路径205可被构造成以基本上垂直的入射角(例如，相对于输入表面209在约85°至约95°的范围内)射在棱镜113的输入表面209上。在另外的实施方式中，如上所述以及如图3所示，光束路径可先射在被构造用于接收样品103的腔体301上，然后再照射棱镜的一个或多个第一输出表面213和/或第二输出表面211。在另外的实施方式中，如图所示，LSP设备131’可包括一个或多个检测器，其被构造用于检测来自第一偏振切换光束的信号。
在一些实施方式中，如图5所示，LSP设备131可被构造成使第一偏振切换光束的光束路径205射在样品保持器701上。在另外的实施方式中，如图2所示，第一偏振切换光源可相对于样品保持器701的第二主表面143垂直的方向成角231定位。在进一步的实施方式中，角231可在以下范围内：约5°至约25°、约5°至约20°、约10°至约20°、约10°至约15°，或者其间的任何范围或子范围。在另外的实施方式中，如图1-2和5所示，样品保持器701可位于第一偏振切换光源133与被构造用于接收样品103的腔体301之间。在一些实施方式中，如图5所示，LSP设备131可包括第二参比块707，其中，样品保持器701位于第一偏振切换光源133与第二参比块707之间。在一些实施方式中，光束路径205,205S可射在参比流体723上。在另外的实施方式中，如上所述以及如图3所示，光束路径可先射在被构造用于接收样品103的腔体301上，然后再照射棱镜的一个或多个第一输出表面213和/或第二输出表面211。在另外的实施方式中，如图所示，LSP设备131’可包括一个或多个检测器，其被构造用于检测来自第一偏振切换光束的信号。在一些实施方式中，如图1-2和7所示，该第一偏振切换光源133可面向样品保持器701的第二主表面143，该第二主表面143与样品保持器701的第一主表面313相对。在另外的实施方式中，如图1-2所示，第一偏振切换光源133和第二偏振切换光源123均可面向样品保持器701的第二主表面143。在一些实施方式中，如图2所示，第二检测器127可以角233位于图2的平面外。在一些实施方式中，角233可在以下范围内：约30°至约60°、约40°至约60°、约40°至约50°、约42°至约48°、约44°至约46°，或者其间的任何范围或子范围。
如图1-2所示，RNF设备121可包括第二偏振切换光源123。在一些实施方式中，如图2所示，第二偏振切换光源123可包括第二光源221。在另外的实施方式中，第二光源221可包括上文关于第一光源201所述的光源中的一种或多种。在另外的实施方式中，第二偏振切换光源123可被构造用于沿着第二路径207,207R发射第二偏振切换光束。在一些实施方式中，第二偏振切换光源123可包括第二光学补偿器223，其可包括上文关于第一光学补偿器203所述的光学补偿器中的一种或多种。在一些实施方式中，如图1-2和7所示，RNF设备121可包括会聚透镜125。在另外的实施方式中，如图7所示，会聚透镜125可被构造用于聚焦穿过会聚透镜125的第二偏振切换光束，以在样品保持器701的第一主表面313与腔体301和/或样品103之间的界面处形成焦点709。在一些实施方式中，虽然未示出，但是可沿着第二路径的部分207定位上文关于第一聚焦透镜135所述的光学元件中的一种或多种(例如，带通滤波器、附加的聚焦透镜、光扩散器、分束器、衰减器)。在另外的实施方式中，这些附加元件中的一个或多个可由控制器141控制。例如，在另外的实施方式中，掩模可以与会聚透镜125组合使用，以使得一部分光锥可通过掩模而聚焦在焦点709处。在另外的实施方式中，掩模可被构造成允许第二偏振切换光束的外周的一部分圆形截面穿过掩模而聚焦在焦点709处。在另外的实施方式中，掩模可被构造成允许一些光线(例如，2束光线)能够穿过掩模而聚焦在焦点709处。
在一些实施方式中，如图1-2和7所示，RNF设备121可包括第一参比块113。在一些实施方式中，如图1-2所示，第一参比块113可以包括棱镜113。如上文关于棱镜113所述，第一参比块113可包括第一输出表面213和任选的第二输出表面211。在另外的实施方式中，如图3所示，第一参比块113可包括试样耦合表面307。在另外的实施方式中，如图所示，第一参比块113的试样耦合表面307可至少部分限定被构造用于接收样品103的腔体301。在另外的实施方式中，第一参比块113的试样耦合表面307可面向折射率匹配流体215。在另外的实施方式中，第一参比块113的试样耦合表面307可接触折射率匹配流体215。在一些实施方式中，如图1所示，棱镜113和/或第一参比块113可限定测量位置ML。在一些实施方式中，虽然未示出，但是第一参比块可包括与棱镜不同的结构，并且第一参比块可位于棱镜与腔体之间。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是第一参比块的第一主表面可背对棱镜。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是第一参比块可接触棱镜。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是折射率匹配流体可位于第一参比块与棱镜之间。
在一些实施方式中，第一参比块113可包括第一折射率。第一折射率可以是穿过光学澄清粘合剂的光的波长的函数。对于第一波长的光，材料的折射率定义为光在真空中的速度与光在对应材料中的速度之间的比值。不囿于理论，光学澄清粘合剂的折射率可利用第一角的正弦与第二角的正弦的比值来确定，其中，第一波长的光以第一角从空气入射在光学澄清粘合剂的表面上，并且在光学澄清粘合剂的表面处折射，从而使光以第二角在光学澄清粘合剂内传播。第一角和第二角均相对于光学澄清粘合剂的表面的法线来测量。在一些实施方式中，第一参比块113的第一折射率可以为约1或更大，约1.3或更大，约1.4或更大，约3或更小，约2或更小，或者约1.7或更小。在一些实施方式中，第一参比块113的第一折射率可以在以下范围内：约1至约3、约1至约2、约1至约1.7、约1.3至约3、约1.3至约2、约1.3至约1.7、约1.4至约2、约1.4至约1.7，或者其间的任何范围或子范围。
在一些实施方式中，如图7所示，RNF设备121可包括第二参比块707，如虚线所示。在另外的实施方式中，第二参比块707可包括第二主表面721，其面向第一参比块113的试样耦合表面307。在另外的实施方式中，第二参比块707的第二主表面721可至少部分限定被构造用于接收样品103的腔体301。
在一些实施方式中，第二参比块707可包括第二折射率。在另外的实施方式中，第二折射率可在上述范围内。在另外的实施方式中，第二折射率可基本上等于第一折射率。在另外的实施方式中，第一参比块和第二参比块可包含相同材料。在另外的实施方式中，第一折射率可大于第二折射率。在另外的实施方式中，第二折射率可大于第一折射率。在另外的实施方式中，等于绝对值(例如，大小)的第一折射率与第二折射率之间的差可以为约0.1或更小，约0.07或更小，约0.05或更小，约0.001或更大，约0.006或更大，约0.01或更大，或者约0.02或更大。在一些实施方式中，该差在以下范围内：约0.001至约0.1，约0.001至约0.07，约0.001至约0.05，约0.001至约0.1，约0.006至约0.07，约0.006至约0.05，约0.01至约0.1，约0.01至约0.07，约0.01至约0.05，约0.02至约0.1，约0.02至约0.07，约0.02至约0.05，或者其间的任何范围或子范围。
在一些实施方式中，如图7示意性所示，RNF设备121可包括流体723。在另外的实施方式中，如图所示，流体723可接触棱镜113。在另外的实施方式中，如图所示，流体723可接触第一参比块113。在一些实施方式中，流体723可包括第三折射率。在另外的实施方式中，第三折射率大于第一折射率。在另外的实施方式中，第一折射率大于第二折射率。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是流体723可位于第一参比块113与被构造用于接收样品103的腔体301之间。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是流体723可位于第二参比块707与被构造用于接收样品103的腔体301之间。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是流体723可位于第一参比块113与第二参比块707之间。在另外的实施方式中，如图所示，流体723可接触样品保持器701。在另外的实施方式中，间隔件(例如，玻璃条)可位于被构造用于接收样品103的腔体301与第一参比块113和/或第二参比块707中的一者或两者之间，其中，间隔件的厚度限定了包含在以下范围内的厚度的区域，所述厚度范围为约10μm至约1毫米，约25μm至约500μm，约50μm至约300μm，约100μm至约200μm，或者其间的任何范围或子范围。在一些实施方式中，虽然未示出，但是流体723在x方向上可以不延伸过第一参比块213。在一些实施方式中，虽然未示出，但是流体723在z方向上可以不延伸过第一参比块213。在一些实施方式中，虽然未示出，但是流体723在y方向上可以不延伸过第一参比块213。
在另外的实施方式中，等于绝对值的第三折射率与第一折射率之间的差可以在以下范围内：约0.05或更大，约0.06或更大，约0.08或更大，约0.10或更大，约0.12或更大，或者约0.14或更大。在另外的实施方式中，等于绝对值的第三折射率与第一折射率之间的差可以在以下范围内：约0.05至约0.20、约0.04至约0.18、约0.06至约0.15、约0.08至约0.10，或者其间的任何范围或子范围。
如图1-2和7所示，RNF设备121可包括第二检测器127。在一些实施方式中，第二检测器127可包括数码相机、CCD和/或光检测器阵列。在一些实施方式中，第二检测器127可以包括一个或多个聚焦透镜、衰减器和/或分束器。在一些实施方式中，如图2和7所示，第二检测器127可包括图像传感器219。在另外的实施方式中，虽然未示出，但是图像传感器219可包括与上述图像传感器217相似或相同的属性。在另外的实施方式中，如图2和7所示，第二检测器127可面向棱镜113。在另外的实施方式中，第二检测器127可沿着第二路径207R定位，以检测来自行进通过棱镜113的折射的第二偏振切换光束的信号。在另外的实施方式中，如图2和7所示，第二检测器127可面向第二参比块707。在另外的实施方式中，第二检测器127可沿着第二路径207R定位，以检测来自行进通过第二参比块707的折射的第二偏振切换光束的信号。如图1-2和7所示，第二检测器127可通过被构造用于传输信号SA的通信路径连接到控制器141。
在一些实施方式中，如图7所示，RNF设备121可包括样品保持器701。在另外的实施方式中，如图所示，样品保持器701可接触流体723。在另外的实施方式中，如图所示，样品保持器701可接触第一参比块113。在另外的实施方式中，如图所示，样品保持器701可至少部分限定被构造用于接收样品103的腔体301。在另外的实施方式中，样品保持器701可接触第二参比块707。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向305上平移，所述方向305垂直于第一参比块113的试样耦合表面307。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向711(显示为离开图7的页面)上平移，所述方向711平行于第一参比块113的试样耦合表面307。在一些实施方式中，例如，在组合设备101中，关于图3-4所述的样品保持器701可与关于图7所述的样品保持器701相同。在一些实施方式中，如图7所示，RNF设备121可包括平台303。在另外的实施方式中，如图所示，平台303可包括平台表面713，其面向第一参比块113的试样耦合表面307。在另外的实施方式中，如图5所示，第二参比块707可位于平台303与第一参比块113之间。
在一些实施方式中，如图7所示，腔体301可位于第一参比块113与第二参比块707之间。在一些实施方式中，如图所示，样品保持器701可位于第二偏振切换光源123与被构造用于接收样品103的腔体301之间。在一些实施方式中，如图所示，样品保持器701可位于第二偏振切换光源123与第一参比块113之间。在一些实施方式中，如图所示，样品保持器701可位于第二偏振切换光源123与流体723之间。在一些实施方式中，如图所示，样品保持器701可位于第二偏振切换光源123与第二参比块707之间。在一些实施方式中，如图所示，从第二偏振切换光源123发射的第二偏振切换光束的第二路径207可照射第一参比块113和第二参比块707。
如本文所用的术语“控制器”可涵盖用于处理数据的所有设备、装置和机器，例如，包括可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件外，处理器还可包括为所涉及的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一种或多种的组合的代码。在一些实施方式中，控制器可包括数字电子电路和/或以数字电子电路来应用，或以计算机软件、固件或硬件来应用，包括本说明书所公开的结构和它们的结构等同物，或它们中的一种或多种的组合。本文所述的控制器实施方式可作为一个或多个计算机程序产品应用(例如，在有形程序载体上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，由数据处理设备执行或者用于控制数据处理设备的操作)。有形程序载体可以为计算机可读介质。计算机可读介质可以为机器可读存储装置、机器可读存储基材、存储器装置、或它们中的一种或多种的组合。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，或者声明或过程语言，并且可以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序或适用于计算环境的其他单元。计算机程序不必对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的一部分文件中(例如，存储在标记语言文件中的一个或多个脚本)，存储在专用于所涉及的程序的单一文件中，或者存储在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)。计算机程序可以部署在一台计算机上或多台计算机上执行，这些计算机位于一个站点或跨多个站点分布并且通过通信网络互连。本文所述的程序可通过一个或多个可编程的处理器执行，所述一个或多个可编程的处理器执行一个或多个计算机程序以通过操作输入数据并生成输出信息来执行功能。程序和逻辑流程还可以通过专用逻辑电路[如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)，等等]来执行，并且设备也可以作为专用逻辑电路运用。举例来说，适于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般而言，处理器将接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个数据存储装置。一般而言，计算机还将包括或操作性地连接至用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如磁盘、磁光盘或光盘)，以从一个或多个大容量存储装置中接收数据或向一个或多个大容量存储装置传输数据，或者既接收数据又传输数据。然而，计算机不需要具有这样的装置。另外，可以将计算机嵌入另一个装置中，举例来说，例如移动电话、个人数字助理(PDA)等。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的数据存储器，包括非易失性存储器、介质和存储装置，包括例如半导体存储装置，例如EPROM，EEPROM和闪存装置；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM磁盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。为了提供与用户的互动，本文描述的实施方式可在计算机上实施，该计算机具有为用户显示信息的显示装置[例如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器等]以及供用户为计算机提供输入信息的键盘和定点装置(例如鼠标或轨迹球或触摸屏)。其他类型的装置也可用于提供与用户的互动；例如，可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。本文所述的实施方式可在计算系统中实施，所述计算系统包括后端部件(例如作为数据服务器)，或者包括中间设备部件(例如应用服务器)，或者包括前端部件(例如具有图形用户界面或网页浏览器的客户端计算机，用户通过该客户端计算机可与本文描述的主题的实施过程互动)，或者一种或多种这种后端、中间设备或前端部件的任意组合。所述系统的部件可通过数字数据通信(例如通信网络)的任何形式或介质互连。通信网络的实施方式包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，例如互联网。计算系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器一般彼此远离且通常通过通信网络互动。凭借在各自计算机上运行且具有客户端-服务器相互关系的计算机程序来建立客户端和服务器之间的关系。
在一些实施方式中，组合设备101、LSP设备131和/或RNF设备121可用于测量样品103的折射率、应力分布和/或中心张力。在一些实施方式中，样品103可包括玻璃基样品。如本文所用的“玻璃基”包括玻璃和玻璃陶瓷两者，其中，玻璃陶瓷具有一个或多个晶相以及无定形的残余玻璃相。玻璃基材料冷却或者已经冷却成为玻璃、玻璃陶瓷和/或在进一步加工后变成玻璃陶瓷材料。玻璃基材料(例如，玻璃基基材)可以包括无定形材料(例如玻璃)以及任选的一种或多种结晶材料(例如陶瓷)。无定形材料和玻璃基材料可以是经过强化的。如本文所用，术语“经过强化的”可以指已经经过化学强化的材料，例如，通过用较大的离子来离子交换基材表面中的较小离子，如下所述。然而，也可利用本领域已知的其他强化方法来形成强化基材，例如热回火，或者利用基材各部分之间的热膨胀系数错配来产生压缩应力区和中心张力区。不含或者含有氧化锂的示例性玻璃基材包括钠钙玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、含碱金属的硼硅酸盐玻璃、含碱金属的铝硼硅酸盐玻璃、含碱金属的磷硅酸盐玻璃以及含碱金属的铝磷硅酸盐玻璃。在一个或多个实施方式中，以摩尔百分比(摩尔％)计，玻璃基材料可以包括：约40摩尔％至约80摩尔％的SiO2，约10摩尔％至约30摩尔％的Al2O3，0摩尔％至约10摩尔％的B2O3，0摩尔％至约5摩尔％的ZrO2，0摩尔％至约15摩尔％的P2O5，0摩尔％至约2摩尔％的TiO2，0摩尔％至约20摩尔％的R2O，以及0摩尔％至约15摩尔％的RO。如本文所用的R2O可以指碱金属氧化物，例如，Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O。如本文所用的RO可以指MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO。在一些实施方式中，玻璃基基材可以任选地进一步包括0摩尔％至约2摩尔％的以下中的各种：Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr、As2O3、Sb2O3、SnO2、Fe2O3、MnO、MnO2、MnO3、Mn2O3、Mn3O4、Mn2O7。“玻璃陶瓷”包括通过玻璃受控结晶所产生的材料。在一些实施方式中，玻璃陶瓷具有约1％至约99％的结晶度。合适的玻璃陶瓷的实例可以包括Li2O-Al2O3-SiO2体系(即LAS体系)玻璃陶瓷，MgO-Al2O3-SiO2体系(即MAS体系)玻璃陶瓷，ZnO×Al2O3×nSiO2(即，ZAS体系)和/或包含主晶相的玻璃陶瓷，所述主晶相包括β-石英固溶体、β-锂辉石、堇青石、透锂长石和/或二硅酸锂。玻璃陶瓷基材可利用本文公开的化学强化过程进行强化。在一个或多个实施方式中，MAS体系的玻璃陶瓷基材可以在Li2SO4熔融盐中强化，由此可发生2Li+对Mg2+的交换。在一些实施方式中，包含玻璃基基材的基材可以是光学透明的。本文所用的“光学透明”或“光学澄清”意为在400nm至700nm的波长范围内，通过1.0mm厚的材料片的平均透射率为70％或更大。在一些实施方式中，“光学透明材料”或“光学澄清材料”在400nm至700nm的波长范围内的通过1.0mm厚的材料片的平均透射率可以为75％或更大、80％或更大、85％或更大、或者90％或更大、92％或更大、94％或更大、96％或更大。400nm至700nm的波长范围内的平均透射率通过测量从约400nm至约700nm的所有整数波长的透射率并对测量值进行平均来计算。
如图6所示，样品103可包括长度621和垂直于长度的宽度。在一些实施方式中，样品的尺寸(例如，长度621、宽度)可以对应于消费电子产品的尺寸。在一些实施方式中，样品103可包括消费电子产品。消费电子产品可包括玻璃基部分，并且进一步包括至少部分在壳体内的电学部件。电学部件可包括控制器、存储器和显示器。显示器可在壳体的前表面处或与壳体的前表面相邻。消费电子产品可包括设置在显示器上方的盖板基材。
在一些实施方式中，如图6所示，样品103可包括层压件。如本文所用，层压件包括位于第一外层与第二外层之间的芯层。例如，参考图6，样品103可包括层压件，所述层压件包括位于第一外层603与第二外层605之间的芯层601。在另外的实施方式中，芯层601可包括中心张力(例如，包括处于张力中的区域)。在另外的实施方式中，第一外层603和/或第二外层605可包含压缩应力(例如，包括处于压缩中的区域)。在另外的实施方式中，芯层601可包括芯厚度615，其可大于第一外层603的第一厚度617与第二外层605的第二厚度619的和。
在一些实施方式中，第一外层603和/或第二外层605可以是玻璃基的。在一些实施方式中，芯层601可以是玻璃基的。在一些实施方式中，芯层601的芯厚度615可以是约100μm或更大、约200μm或更大、约400μm或更大、约10毫米(mm)或更小、约5mm或更小、约2mm或更小、或者约1mm或更小。在一些实施方式中，芯层601的芯厚度615可以在以下范围内：约100μm至约10mm、约200μm至约5mm、约400μm至约2mm、约400μm至约1mm，或者其间的任何范围或子范围。在一些实施方式中，第一外层603的第一厚度617和/或第二外层605的第二厚度619可以为约1μm或更大、约10μm或更大、约20μm或更大、约200μm或更小、约100μm或更小、或者约60μm或更小。在一些实施方式中，第一外层603的第一厚度617和/或第二外层605的第二厚度619可以在以下范围内：约1μm至约200μm、约10μm至约100μm、约20μm至约60μm，或者其间的任何范围或子范围。
在一些实施方式中，样品103可包括第一外主表面105以及与第一外主表面105相对的第二外主表面309。在另外的实施方式中，样品103可包括层压件，并且芯层601可包括第一内主表面607以及与第一内主表面607相对的第二内主表面609。在另外的实施方式中，第一外层603的第三内主表面611可面向芯层601的第一内主表面607。在另外的实施方式中，第一外层603的第三内主表面611可接触芯层601的第一内主表面607。在另外的实施方式中，第二外层605的第四内主表面613可面向芯层601的第二内主表面609。在另外的实施方式中，第二外层605的第四内主表面613可接触第二内主表面609。
在一些实施方式中，样品103可位于腔体301中。在另外的实施方式中，样品103的第一外主表面105可面向样品保持器701的第一主表面313。在另外的实施方式中，样品103的第二外主表面309可面向样品保持器的第一主表面313。在另外的实施方式中，样品103的第一外主表面105可面向棱镜113和/或第一参比块113的试样耦合表面307。在另外的实施方式中，样品103的第二外主表面309可面向第二参比块707的第二主表面721。
在一些实施方式中，样品103可包括样品折射率。在另外的实施方式中，样品折射率可包括在垂直于第一外主表面105的方向602上变化的折射率分布。如本文所用的第一折射率和折射率分布之间的最小差的大小是第一折射率与折射率分布中的每个点之间的差的最小绝对值。在实际中，该最小差的大小等于以下(i)和(ii)中的较小者：(i)第一折射率与折射率分布中的最小折射率之间的差的绝对值；(ii)第一折射率与折射率分布中的最大折射率之间的差的绝对值。如本文所用的，以百分数来表示的最小差的大小是最小差的大小除以用于产生该最小差的大小的折射率分布的值。
在一些实施方式中，样品103的样品折射率与第一参比块113的第一折射率之间的最小差的大小作为样品折射率的百分比表示，其可以为约0.7％或更大，约1％或更大，约2％或更大，3％或更大，约5％或更大，约10％或更小，约8％或更小，或者约6％或更小，或者约4％或更小。在一些实施方式中，样品103的样品折射率与第一参比块113的第一折射率之间的最小差的大小作为样品折射率的百分比可以为约0.7％至约10％，约0.7％至约8％，约0.7％至约6％，约0.7％至约4％，约1％至约10％，约1％至约8％，约1％至约6％，约2％至约10％，约2％至约8％，约2％至约6％，约3％至约8％，约3％至约6％，约5％至约10％，约5％至约8％，约5％至约6％，或者其间的任何范围或子范围。在一些实施方式中，样品103的样品折射率与第一参比块113的第一折射率之间的最小差的大小可以是约0.006或更大，约0.01或更大，0.02或更大，约0.04或更大，约0.06或更大，约0.10或更小，约0.08或更小，或者约0.06或更小。在一些实施方式中，样品103的样品折射率与第一参比块113的第一折射率之间的最小差的大小可以为约0.006至约0.10，约0.006至约0.08，约0.006至约0.06，约0.02至约0.10，约0.02至约0.08，约0.02至约0.06，约0.04至约0.10，约0.04至约0.08，约0.04至约0.06，约0.06至约0.10，约0.06至约0.08，或者其间的任何范围或子范围。在一些实施方式中，第一参比块113的第一折射率可大于样品103的样品折射率(例如，第一折射率可大于样品的折射率分布中的基本上所有点)。在一些实施方式中，第一参比块113的第一折射率可小于样品103的样品折射率(例如，第一折射率可小于样品的折射率分布中的基本上所有点)。在一些实施方式中，第二参比块707的第二折射率可大于样品103的样品折射率(例如，第二折射率可大于样品的折射率分布中的基本上所有点)。在一些实施方式中，第二参比块707的第二折射率可小于样品103的样品折射率(例如，第二折射率可小于样品的折射率分布中的基本上所有点)。
在一些实施方式中，作为样品折射率的百分比的样品103的样品折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以为约0.7％或更大，约1％或更大，约2％或更大，约3％或更大，约5％或更大，约10％或更小，约8％或更小，或者约6％或更小。在一些实施方式中，作为样品折射率的百分比的样品103的样品折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以为约0.7％至约10％，约0.7％至约8％，约0.7％至约6％，约0.7％至约4％，约1％至约10％，约1％至约8％，约1％至约6％，约2％至约10％，约2％至约8％，约2％至约6％，约3％至约8％，约3％至约6％，约5％至约10％，约5％至约8％，约5％至约6％，或者其间的任何范围或子范围。在一些实施方式中，样品103的样品折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以是约0.006或更大，约0.01或更大，约0.02或更大，约0.04或更大，约0.06或更大，约0.10或更小，约0.08或更小，或者约0.06或更小。在一些实施方式中，样品103的样品折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以为约0.006至约0.10，约0.006至约0.08，约0.006至约0.06，约0.02至约0.10，约0.02至约0.08，约0.02至约0.06，约0.04至约0.10，约0.04至约0.08，约0.04至约0.06，约0.06至约0.10，约0.06至约0.08，或者其间的任何范围或子范围。
现将参考图13-15中的流程图来论述根据本公开的实施方式来确定样品的应力分布的方法的实施方式。
在确定样品的应力分布的方法的第一步1301中，方法可从提供样品103开始。在一些实施方式中，样品103可通过购买或以其他方式获得样品来提供，或者通过使用本领域已知的方法形成样品来提供。在另外的实施方式中，玻璃基样品或者玻璃基样品的层可通过用各种带成形工艺形成它们来提供，所述带成形工艺例如狭缝拉制、下拉、熔合下拉、上拉、压辊、再拉制或浮法。在一些实施方式中，样品103可包括玻璃基样品。在一些实施方式中，样品103可包括层压件，所述层压件包括位于第一外层603与第二外层605之间的芯层601，如图6所示。在另外的实施方式中，芯层601可包括中心张力。在另外的实施方式中，样品103可包括第一外主表面105以及与第一外主表面105相对的第二外主表面309。
在步骤1301之后，所述方法可进展到步骤1303，其包括将样品103定位在设备(例如，组合设备101，RNF设备121，LSP设备131,131’)的腔体301内。在一些实施方式中，如图3-4和7所示，样品103可由样品保持器701固定。在一些实施方式中，如图7所示，样品103可接触包括第一折射率的第一参比块113的试样耦合表面307。在另外的实施方式中，样品103可接触包括第二折射率的第二参比块707的第二主表面721。在另外的实施方式中，第二折射率可基本上等于第一折射率。在另外的实施方式中，通过将样品103放置在第二参比块707的第二主表面721上，然后将第一参比块113的试样耦合表面307放置在样品103上，样品103可位于腔体301内。在一些实施方式中，如图7所示，包含第三折射率的流体723可接触第一参比块113。在另外的实施方式中，如图所示，流体723可接触第二参比块707。在另外的实施方式中，如图所示，流体723可接触样品103。在一些实施方式中，如图7所示，腔体301可至少部分由第一参比块113的试样耦合表面307限定。在另外的实施方式中，如图所示，腔体301可进一步由第二参比块707的第二主表面721限定。在另外的实施方式中，如图所示，腔体301可进一步由样品保持器701限定。
在步骤1303之后，所述方法可进展到步骤1305，其包括：测量样品的延迟分布以及根据测得的样品的延迟分布来确定样品的中心张力。在一些实施方式中，步骤1305可包括一系列步骤，这将参考图14中的流程图来论述。在一些实施方式中，步骤1305可包括步骤1403、1405、1407、1409和1411。在一些实施方式中，步骤1305可跟随箭头1402而省略步骤1405，因此，步骤1305包括步骤1403、1407、1409和1411。
在一些实施方式中，步骤1305可包括步骤1403，其包括测量样品103的延迟分布。在一些实施方式中，第一偏振切换光束可从第一偏振切换光源133发射，所述第一偏振切换光束可被构造成沿着第一路径205,205F,205R行进。在一些实施方式中，如图1-5所示，第一偏振切换光束可射在第一聚焦透镜135和/或上文关于第一聚焦透镜和/或第一路径205,205F所述的其他光学元件上(例如，可传输通过其)。在一些实施方式中，如图1-5所示，第一偏振切换光束可射在棱镜113上(例如，可传输通过其)。在另外的实施方式中，如图4所示，第一偏振切换光束可射在棱镜113的输入表面209上。在另外的实施方式中，第一偏振切换光束可射在棱镜113的试样耦合表面307上。在一些实施方式中，第一路径可射在棱镜113的输入表面209以及棱镜113的试样耦合表面307上。在一些实施方式中，如图5所示，第一偏振切换光束可射在样品保持器701上。在一些实施方式中，第一偏振切换光束可射在折射率匹配流体215上。在一些实施方式中，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在样品的第一外主表面105上。在另外的实施方式中，如图6所示，样品103可包括层压件，所述层压件包括位于第一外层603与第二外层605之间的芯层601。在另外的实施方式中，芯层601可包括中心张力。在另外的实施方式中，如图所示，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在第一外层603上。在另外的实施方式中，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在芯层601上。在另外的实施方式中，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在第二外层605上。在一些实施方式中，第一路径205R,205S和已经传输通过样品103的散射的第一偏振切换光束可射在棱镜113和棱镜113的第一输出表面213和/或第二输出表面211上。在一些实施方式中，第一检测器137可检测来自第一偏振切换光束的信号，所述第一偏振切换光束包括散射的第一偏振切换光束。在另外的实施方式中，如图3所示，第一检测器137可包括第一图像检测器137A和第二图像检测器137B，它们各自可检测来自第一偏振切换光束的信号。在一些实施方式中，检测信号可包括一个或多个包括强度分布的线图。在一些实施方式中，可将检测信号转换成发送给控制器141的信号SB。在另外的实施方式中，第一图像检测器137A可将信号SB发送给控制器141，并且第二图像检测器137B可将第二信号SB’发送给控制器。在一些实施方式中，控制器141可根据信号确定延迟分布。如本文所用，延迟分布意为信号的光学延迟量，其是第一偏振切换光束在方向602上行进到样品103中的深度的函数。如本文所用的，光学延迟意为两个正交光偏振之间的相移，其可以弧度(rad)或纳米(nm)为单位来测量。不囿于理论，光学延迟的量可根据检测信号来确定，所述检测信号因为检测信号通过样品的不同有效路径长度的相长和相消干涉而变化。不囿于理论，样品中的应力可导致沿着第一偏振切换光束的第一路径的光学延迟，并且遇到的应力的量与光学延迟的导数成比例。在一些实施方式中，当第一偏振切换光束传输通过样品时和/或当检测传输的第一偏振切换光束时，可平移样品保持器701、第一台架405和第二台架409中的一者或多者。在一些实施方式中，可以组合(例如平均)对应于多个检测信号的多个测量值，以产生复合检测信号。在另外的实施方式中，当测量样品103的延迟分布时，可使样品保持器701在方向305上平移。
在一些实施方式中，信号SB可类似于图8所示的强度分布，其中，水平轴801是在某个方向上的距离，而垂直轴803是检测信号的强度。在一些实施方式中，光学延迟分布可类似于图9所示的光学延迟分布，其中，水平轴901是在方向602上的距离，而垂直轴903是以长度单位(例如，nm)计的光学延迟。在一些实施方式中，光学延迟分布可包括参比区域905、压缩区域907和拉伸区域909。
在步骤1403之后，步骤1305可包括步骤1405，其包括：确定包含中心张力的中心区域的宽度。在一些实施方式中，中心区域的宽度可基于所测量的延迟分布的导数基本为0的位置来确定。如本文所用，中心区域的宽度是延迟分布的导数基本为零的两个位置之间的最小距离，并且所述位置包括所测延迟分布的一对相对极值(例如，最小值和最大值)。在一些实施方式中，所述样品可包括层压件。在另外的实施方式中，中心区域的宽度可基本上等于包含中心张力的芯层601的芯厚度615。在一些实施方式中，可组合(例如平均)多个测得的延迟分布并且用于产生噪声更低的延迟分布和中心区域的宽度。
例如，图10示出了实验光学延迟分布1017，其中，水平轴1001是在方向602上的距离，而垂直轴1003是以长度单位(例如，nm)计的光学延迟。如图所示，可组合多个测量的延迟分布，以减少延迟分布中的噪声。在图10中，已经由线1005划分出了中心区域。一条线1005位于延迟分布的最小值处，而另一条线1005位于延迟分布的最大值处。中心区域的宽度可确定为两条线1005之间的距离，其划分出了包含中心张力的中心区域。
在步骤1405之后或步骤1403跟随箭头1402之后，步骤1305可进一步包括步骤1407，所述步骤1407为确定包含拟合宽度的拟合范围。在一些实施方式中，拟合宽度可小于中心部分的宽度。在另外的实施方式中，拟合宽度可以不包括延迟分布的一个或多个端部。在另外的实施方式中，所述被排除的延迟分布的一个或多个端部可以包括一部分的中心区域。不囿于理论，在延迟分布中的局部最小值附近的延迟分布部分的噪声可比延迟分布的其他部分的噪声更大。不囿于理论，与层压样品中的各层之间的界面对应的延迟分布部分的噪声可比延迟分布的其他区域的噪声更大。在一些实施方式中，该一个或多个被排除的端部可包括延迟分布中的一个或多个局部最小值附近的延迟分布部分和/或与层压样品中的各层之间的界面对应的一个或多个部分。不包括所述一个或多个端部以及不包括延迟分布的噪声部分可产生更可靠的中心张力(CT)测量值。
回到图10，拟合宽度可在光学延迟分布上的第一位置1007与第二位置1009之间延伸。如图所示，拟合宽度排除了第一端部，该第一端部包括位于中心区域内的第一部分1011。拟合宽度还排除了第二端部，该第二端部包括位于中心区域内的第二部分1013。另外，第一部分1011和第二部分1013对应于层压样品中的界面附近的区域，并且第一部分1011和第二部分1013相比于拟合区域1015均具有更大的噪声。如图所示，在第一位置1007与第二位置1009之间测量的拟合区域的拟合宽度小于由线1005划分的中心区域的宽度。
在步骤1407之后，步骤1305可进一步包括步骤1409，其包括：在拟合范围内，将多项式拟合到延迟分布的一部分。在一些实施方式中，该部分可以包括整个拟合范围。在一些实施方式中，多项式可以包括线性多项式(例如，直线)。在一些实施方式中，多项式可以包括二次多项式(例如，抛物线)。在一些实施方式中，多项式可以包括三次多项式。不囿于理论，如果层压样品基本上未被化学强化和/或热回火，则可用线性多项式拟合层压样品的延迟分布。不囿于理论，经过化学强化和/或热回火的样品的延迟分布可用三次多项式拟合。用低阶(例如，线性、二次、三次)多项式拟合延迟分布，降低了测得的中心张力(CT)中的噪声。例如，参考图10，中心区域1015可用线性多项式来拟合。
在步骤1409之后，步骤1305可进一步包括步骤1411，其包括：根据所拟合的多项式来确定样品的中心张力。在一些实施方式中，中心张力可包括中心张力分布。不囿于理论，中心张力(例如，中心张力分布)可通过对拟合的多项式求导来获得。在一些实施方式中，拟合的多项式可以包括线性多项式，并且中心张力分布在拟合宽度和/或中心区域的宽度上可以包括基本恒定(例如，恒定)的中心张力分布。在一些实施方式中，拟合的多项式可包括二次多项式，并且中心张力分布可包括直线。在一些实施方式中，拟合的多项式可包括三次多项式，并且中心张力分布可包括抛物线。在一些实施方式中，可确定(例如，报告)中心张力的单个值，其可以是所确定的中心张力分布的平均(例如，均值、中值、众数)或者所确定的中心张力分布的极值(例如，最大值、最小值)。例如，参考图10，拟合区域的中心张力分布将包括常数，其可以作为中心张力的单一值来报告。
在步骤1305后，回到图13的流程图，所述方法可进展到步骤1307，其为测量样品的折射率分布以及根据所测得的折射率分布来确定样品的初始应力分布。在一些实施方式中，步骤1307可包括将参考图15的流程图论述的一系列步骤。在一些实施方式中，步骤1307可包括步骤1503、1505、1507、1509和1513。在另外的实施方式中，可跟随箭头1502进行到步骤1511，然后可跟随箭头1504回到步骤1503,1505,1507和1509，之后再次跟随箭头1502或者进展到步骤1513。为了简便起见，在本论述中省略了步骤1511以及跟随1502、1504时的论述，但是这将在之后关于随后的图15的流程图来论述的确定折射率的方法中有更详细论述。在一些实施方式中，可跟随箭头1506，从而省略步骤1509并且从步骤1507直接进展到步骤1513。
在一些实施方式中，作为步骤1303的结果以及如图7所示，样品103可位于包含第一折射率的第一参比块113与包含第二折射率的第二参比块707之间，其中，第一折射率可基本上等于第二折射率(例如，第二参比块707实际包含第一折射率)。在另外的实施方式中，作为步骤1303的结果以及如图7所示，包含第三折射率的流体723可接触第一参比块113、第二参比块707和/或样品103中的一者或多者。
在一些实施方式中，步骤1307可包括步骤1503，其包括：从第二偏振切换光源123发射第二偏振切换光束。在另外的实施方式中，如图所示，第二偏振切换光束可沿着第二路径207,207R行进。
在步骤1503之后，如图7所示，步骤1307可进一步包括步骤1505，其包括：使第二偏振切换光束传输通过样品保持器701。在另外的实施方式中，如图7所示，第二偏振切换光束可通过会聚透镜125聚焦以形成焦点709。在另外的实施方式中，如图所示，焦点709可包括样品保持器701的第一主表面313。在另外的实施方式中，如图所示，焦点709可包括样品103位于腔体301中的位置。在另外的实施方式中，所述方法可包括：使样品保持器701在方向711上平移。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向711上平移，以使得焦点从第一参比块113移动到样品103以及移动到第二参比块707。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向711上平移，以使得焦点从第二参比块707移动到样品103以及移动到第一参比块113。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向305上平移。在另外的实施方式中，如图所示，第二偏振切换光束可先传输通过样品保持器701，然后再传输通过第一参比块113，被构造用于接收样品103的腔体301和/或第二参比块707。在另外的实施方式中，第二偏振切换光束可传输通过流体723。
在步骤1505之后，步骤1307可进一步包括步骤1507，其包括：检测所传输的第二偏振切换光束以确定检测信号。在一些实施方式中，所传输的第二偏振切换光束可作为折射的第二偏振切换光束沿着第二路径207的部分207R行进到第二检测器127。在一些实施方式中，可将检测信号转换成发送给控制器141的信号SA。在一些实施方式中，可在彼此正交的两个偏振中测量检测信号。在另外的实施方式中，可由控制器141处理检测信号以确定样品103的初始折射率分布。在一些实施方式中，如上所述，当第二偏振切换光束传输通过样品103时和/或当检测传输的第二偏振切换光束时，可在方向711上平移样品保持器701。在一些实施方式中，可以组合(例如平均)对应于多个检测信号的多个测量值，以产生复合检测信号。
在步骤1507后，步骤1307可进一步包括步骤1509，其包括：基于与第一参比块113和第二参比块707对应的用于确定折射率分布的检测信号数据，确定折射率(例如，折射率分布)。在一些实施方式中，可计算第一参比块113的初始测量折射率与第一参比块113的预定第一折射率之间的第一误差。在另外的实施方式中，折射率分布可通过从检测信号(例如，测得的折射率分布)减去第一误差来确定。在另外的实施方式中，可计算第二参比块707的初始测量折射率与第二参比块707的预定第二折射率之间的第二误差。在进一步的实施方式中，使用第一误差和第二误差可计算误差分布。在另外的实施方式中，误差分布可包括在样品上的第一误差与第二误差之间的插值。在另外的实施方式中，折射率分布可通过从检测信号(例如，测得的折射率分布)减去误差分布来确定。
在步骤1509之后，在一些实施方式中，步骤1307可进一步包括步骤1513，其包括：根据测得的折射率分布来确定应力分布(例如，初始应力分布)。如上所述，测得的折射率分布可包括两个测得的折射率分布，其各自基于针对彼此正交的偏振态(例如，TE和TM)所测得的检测信号。在一些实施方式中，应力分布可通过取这两个测得的折射率分布之间的差来计算。在另外的实施方式中，应力分布可包括这两个测得的折射率分布之间的差除以应力光学系数，所述应力光学系数可使用领域技术人员已知的任何手段来测量。
在步骤1307后，回到图13的流程图，所述方法可进展到步骤1309，其包括：基于初始应力分布和中心张力，对初始应力分布进行缩放以获得样品的缩放的应力分布。在一些实施方式中，可基于步骤1305中测得的中心张力和基于初始应力分布的估算中心张力的比值来缩放整个应力分布。在一些实施方式中，可以基于在步骤1305中测得的中心张力和基于初始应力分布的估算中心张力的比值来仅缩放包括中心张力的初始应力分布的中心区域。
在步骤1309之后，所述方法可进展到步骤1311，其包括：调整缩放的应力分布以获得经过力平衡的估算应力分布。如本文所用的，如果应力分布(例如，估算应力分布、缩放的应力分布)从样品103的第一外主表面105到样品103的中间平面623的积分基本上为0，并且应力分布(例如，估算应力分布、缩放的应力分布)从样品103的第二外主表面309到样品103的中间平面623的积分基本上为0，则应力分布是应力平衡的。如本文所用以及如图6所示，中间平面位于样品103的第一外主表面105与样品103的第二外主表面309之间的中间位置。在一些实施方式中，如果通过调整以下中的一项或多项——调整表面应力(例如，样品103的第一外主表面105处的应力，样品103的第二外主表面309处的应力)，调整包含中心张力的中心区域的外侧上的应力，和/或调整中心张力与压缩应力之间的界面处的应力——应力分布(例如，估算应力分布、缩放的应力分布)没有得到力平衡，则可对应力分布进行校正。
在步骤1311之后，可以在步骤1313中完成所述方法，其中，已经确定了应力分布(例如，估算的应力分布、调整的应力分布、力平衡的应力分布)。
在一些实施方式中，根据本公开的实施方式确定样品的应力分布的方法可顺着步骤1301、1303、1305、1307、1309、1311、1313依次进展，如上所述。在一些实施方式中，所述方法可跟随箭头1302，从而省略步骤1305，取而代之的是从步骤1303直接进展到步骤1307。在另外的实施方式中，所述方法还可跟随箭头1304，从而省略步骤1309，取而代之的是从步骤1307直接进行到步骤1311，其中，可调整初始应力分布以获得经过力平衡的估算应力分布。在另外的实施方式中，所述方法还可跟随箭头1308，从而省略步骤1309和1311，取而代之的是从步骤1307直接进行到步骤1313，其中，初始应力分布可包括由所述方法确定的应力分布。在一些实施方式中，所述方法可以跟随箭头1304，从而省略步骤1309，取而代之的是从步骤1307直接进行到步骤1311，其中，可调整初始应力分布以获得经过力平衡的估算应力分布。在一些实施方式中，所述方法可以跟随箭头1308，从而省略步骤1309和1311，取而代之的是从步骤1307直接进行到步骤1313，其中，初始应力分布可包括由所述方法确定的应力分布。在一些实施方式中，所述方法可以跟随箭头1306，从而省略步骤1311，取而代之的是从步骤1309直接进行到步骤1313，其中，缩放的应力分布可包括由所述方法确定的应力分布。在另外的实施方式中，缩放的应力分布可以是力平衡的而无需调整缩放的应力分布。
现将参考图14中的流程图来论述根据本公开的实施方式确定样品的中心张力的方法的实施方式。
在确定样品的中心张力的方法的第一步骤1401中，所述方法可包括：提供样品103以及将样品103定位在设备(例如，组合设备101，LSP设备131,131’)的腔体301内。在一些实施方式中，如上所述，样品103可通过购买或以其他方式获得样品来提供，或者通过使用本领域已知的方法形成样品来提供。在一些实施方式中，如图3-4所示，样品103可由样品保持器701固定。在另外的实施方式中，如图所示，腔体301可进一步由样品保持器701限定。
在步骤1401之后，所述方法可包括步骤1403，其包括：测量样品103的延迟分布。在一些实施方式中，第一偏振切换光束可从第一偏振切换光源133发射，所述第一偏振切换光束可被构造成沿着第一路径205,205F,205R行进。在一些实施方式中，如图1-5所示，第一偏振切换光束可射在第一聚焦透镜135和/或上文关于第一聚焦透镜和/或第一路径205,205F所述的其他光学元件上(例如，可传输通过其)。在一些实施方式中，如图1-5所示，第一偏振切换光束可射在棱镜113上(例如，可传输通过其)。在另外的实施方式中，如图4所示，第一偏振切换光束可射在棱镜113的输入表面209上。在另外的实施方式中，第一偏振切换光束可射在棱镜113的试样耦合表面307上。在一些实施方式中，如图5所示，第一偏振切换光束可射在样品保持器701上。在一些实施方式中，第一偏振切换光束可射在折射率匹配流体215上。在一些实施方式中，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在样品的第一外主表面105上。在另外的实施方式中，如图6所示，样品103可包括层压件，所述层压件包括位于第一外层603与第二外层605之间的芯层601。在另外的实施方式中，芯层601可包括中心张力。在另外的实施方式中，如图所示，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在第一外层603上。在另外的实施方式中，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在芯层601上。在另外的实施方式中，第一路径205F和第一偏振切换光束可射在第二外层605上。在一些实施方式中，第一路径205R,205S和已经传输通过样品103的散射的第一偏振切换光束可射在棱镜113和棱镜113的第一输出表面213和/或第二输出表面211上。在一些实施方式中，第一检测器137可检测来自第一偏振切换光束的信号，所述第一偏振切换光束包括散射的第一偏振切换光束。在另外的实施方式中，如图3所示，第一检测器137可包括第一图像检测器137A和第二图像检测器137B，它们各自可检测来自第一偏振切换光束的信号。在一些实施方式中，检测信号可包括一个或多个包括沿着某方向的强度分布的线图。在一些实施方式中，可将检测信号转换成发送给控制器141的信号SB。在另外的实施方式中，来自第一图像检测器137A的检测信号可转换成信号SB，同时，可将来自第二图像检测器137B的检测信号转换成信号SB’，信号SB,SB’均可被发送给控制器141。在一些实施方式中，控制器141可根据信号确定延迟分布。如本文所用，延迟分布意为信号的光学延迟量，其是第一偏振切换光束在方向602上行进到样品103中的深度的函数。如本文所用的，光学延迟意为两个正交光偏振之间的相移，其可以弧度(rad)或纳米(nm)为单位来测量。不囿于理论，光学延迟的量可根据检测信号来确定，所述检测信号因为检测信号通过样品的不同有效路径长度的相长和相消干涉而变化。不囿于理论，样品中的应力可导致沿着第一偏振切换光束的第一路径的光学延迟，并且遇到的应力的量与光学延迟的导数成比例。在一些实施方式中，当第一偏振切换光束传输通过样品时和/或当检测传输的第一偏振切换光束时，可平移样品保持器701、第一台架405和第二台架409中的一者或多者。在一些实施方式中，可以组合(例如平均)对应于多个检测信号的多个测量值，以产生复合检测信号。在另外的实施方式中，当测量样品103的延迟分布时，可使样品保持器701在方向305上平移。
在一些实施方式中，信号SB可类似于图8所示的强度分布，其中，水平轴801是在某个方向上的距离，垂直轴803是检测信号的强度。在一些实施方式中，光学延迟分布可类似于图9所示的光学延迟分布，其中，水平轴901是在方向602上的距离，而垂直轴903是以长度单位(例如，nm)计的光学延迟。在一些实施方式中，光学延迟分布可包括参比区域905、压缩区域907和拉伸区域909。
在步骤1403之后，所述方法还可包括步骤1405，其包括：确定包含中心张力的中心区域的宽度。在一些实施方式中，中心区域的宽度可基于所测量的延迟分布的导数基本为0的位置来确定。如本文所用，中心区域的宽度是延迟分布的导数基本为零的两个位置之间的最小距离，并且所述位置包括所测延迟分布的一对相对极值(例如，最小值和最大值)。在一些实施方式中，所述样品可包括层压件。在另外的实施方式中，中心区域的宽度可基本上等于包含中心张力的芯层601的芯厚度615。在一些实施方式中，可组合(例如平均)多个测得的延迟分布并且用于产生噪声更低的延迟分布和中心区域的宽度。
例如，图10示出了实验光学延迟分布1017，其中，水平轴1001是在方向602上的距离，而垂直轴1003是以长度单位(例如，nm)计的光学延迟。如图所示，可组合多个测量的延迟分布，以减少延迟分布中的噪声。在图10中，已经由线1005划分出了中心区域。一条线1005位于延迟分布的最小值处，而另一条线1005位于延迟分布的最大值处。中心区域的宽度可确定为两条线1005之间的距离，其划分出了包含中心张力的中心区域。
在步骤1405之后或步骤1403跟随箭头1402之后，所述方法可进一步包括步骤1407，所述步骤1407为确定包含拟合宽度的拟合范围。在一些实施方式中，拟合宽度可小于中心部分的宽度。在另外的实施方式中，拟合宽度可以不包括延迟分布的一个或多个端部。在另外的实施方式中，所述被排除的延迟分布的一个或多个端部可以包括一部分的中心区域。不囿于理论，在延迟分布中的局部最小值附近的延迟分布部分的噪声可比延迟分布的其他部分的噪声更大。不囿于理论，与层压样品中的各层之间的界面对应的延迟分布部分的噪声可比延迟分布的其他区域的噪声更大。在一些实施方式中，该一个或多个被排除的端部可包括延迟分布中的一个或多个局部最小值附近的延迟分布部分和/或与层压样品中的各层之间的界面对应的一个或多个部分。不包括所述一个或多个端部以及不包括延迟分布的噪声部分可产生更可靠的中心张力(CT)测量值。
回到图10，拟合宽度可在光学延迟分布上的第一位置1007与第二位置1009之间延伸。如图所示，拟合宽度排除了第一端部，该第一端部包括位于中心区域内的第一部分1011。拟合宽度还排除了第二端部，该第二端部包括位于中心区域内的第二部分1013。另外，第一部分1011和第二部分1013对应于层压样品中的界面附近的区域，并且第一部分1011和第二部分1013相比于拟合区域1015均具有更大的噪声。如图所示，在第一位置1007与第二位置1009之间测量的拟合区域的拟合宽度小于由线1005划分的中心区域的宽度。
在步骤1407之后，所述方法可进一步包括步骤1409，其包括：在拟合范围内，将多项式拟合到延迟分布的一部分。在一些实施方式中，该部分可以包括整个拟合范围。在一些实施方式中，多项式可以包括线性多项式(例如，直线)。在一些实施方式中，多项式可以包括二次多项式(例如，抛物线)。在一些实施方式中，多项式可以包括三次多项式。不囿于理论，如果层压样品基本上未被化学强化和/或热回火，则可用线性多项式拟合层压样品的延迟分布。不囿于理论，经过化学强化和/或热回火的样品的延迟分布可用三次多项式拟合。用低阶(例如，线性、二次、三次)多项式拟合延迟分布，降低了测得的中心张力(CT)中的噪声。例如，参考图10，中心区域1015可用线性多项式来拟合。
在步骤1409之后，所述方法可进一步包括步骤1411，其包括：根据所拟合的多项式来确定样品的中心张力。在一些实施方式中，中心张力可包括中心张力分布。不囿于理论，中心张力(例如，中心张力分布)可通过对拟合的多项式求导来获得。在一些实施方式中，拟合的多项式可以包括线性多项式，并且中心张力分布在拟合宽度和/或中心区域的宽度上可以包括基本恒定(例如，恒定)的中心张力分布。在一些实施方式中，拟合的多项式可包括二次多项式，并且中心张力分布可包括直线。在一些实施方式中，拟合的多项式可包括三次多项式，并且中心张力分布可包括抛物线。在一些实施方式中，可确定(例如，报告)中心张力的单个值，其可以是所确定的中心张力分布的平均(例如，均值、中值、众数)或者所确定的中心张力分布的极值(例如，最大值、最小值)。例如，参考图10，拟合区域的中心张力分布将包括常数，其可以作为中心张力的单一值来报告。
现将参考图15的流程图来论述根据本公开的实施方式确定样品的折射率(例如，折射率分布、校正的折射率、校正的折射率分布)和/或应力分布的方法的实施方式。
在确定样品的折射率和/或应力分布的方法的第一步骤1501中，所述方法可包括：提供样品103以及将样品103定位在设备(例如，组合设备101，RNF设备121)的腔体301内。在一些实施方式中，如上所述，样品103可通过购买或以其他方式获得样品来提供，或者通过使用本领域已知的方法形成样品来提供。在一些实施方式中，如图7所示，样品103可位于包含第一折射率的第一参比块113与包含第二折射率的第二参比块707之间，其中，第一折射率可基本上等于第二折射率(例如，第二参比块707实际包含第一折射率)。在另外的实施方式中，如图所示，包含第三折射率的流体723可接触棱镜113、第一参比块113、第二参比块707和/或样品103中的一者或多者。
在一些实施方式中，样品103可包括估算折射率。在另外的实施方式中，第一参比块113可包括第一折射率(例如，第一预定折射率)，并且流体723可包括第三折射率(例如，第三预定折射率)，其各自满足以下条件中的一个或多个条件，即，与样品的估算折射率相比的最小差的大小是(i)样品的估算折射率的百分比和/或(ii)是最小差的绝对值。在一些实施方式中，作为样品折射率的百分比的样品103的估算折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以为约0.7％或更大，约1％或更大，约2％或更大，约3％或更大，约5％或更大，约10％或更小，约8％或更小，或者约6％或更小。在一些实施方式中，作为样品折射率的百分比的样品103的估算折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以为约0.7％至约10％，约0.7％至约8％，约0.7％至约6％，约0.7％至约4％，约1％至约10％，约1％至约8％，约1％至约6％，约2％至约10％，约2％至约8％，约2％至约6％，约3％至约8％，约3％至约6％，约5％至约10％，约5％至约8％，约5％至约6％，或者其间的任何范围或子范围。在一些实施方式中，样品103的估算折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以是约0.006或更大，约0.01或更大，0.02或更大，约0.04或更大，约0.06或更大，约0.10或更小，约0.08或更小，或者约0.06或更小。在一些实施方式中，样品103的估算折射率与流体723的第三折射率之间的最小差的大小可以为约0.006至约0.10，约0.006至约0.08，约0.006至约0.06，约0.02至约0.10，约0.02至约0.08，约0.02至约0.06，约0.04至约0.10，约0.04至约0.08，约0.04至约0.06，约0.06至约0.10，约0.06至约0.08，或者其间的任何范围或子范围。提供包含第一折射率的第一参比块和包含第三折射率的流体，并且所述第一折射率和第三折射率各自落在上文规定的范围的其中一个范围内，这可增强所测的折射率和/或应力分布的可靠性、精度(precision)和/或准确度(accuracy)。
在一些实施方式中，所述方法可包括步骤1503，其包括：从第二偏振切换光源123发射第二偏振切换光束。在另外的实施方式中，如图所示，第二偏振切换光束可沿着第二路径207,207R行进。
在步骤1503之后，如图7所示，所述方法可进一步包括步骤1505，其包括：使第二偏振切换光束传输通过样品保持器701。在另外的实施方式中，如图7所示，第二偏振切换光束可通过会聚透镜125聚焦以形成焦点709。在另外的实施方式中，如图所示，焦点709可包括样品保持器701的第一主表面313。在另外的实施方式中，如图所示，焦点709可包括样品103位于腔体301中的位置。在另外的实施方式中，所述方法可包括：使样品保持器701在方向711上平移。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向711上平移，以使得焦点从第一参比块113移动到样品103以及移动到第二参比块707。在另外的实施方式中，样品保持器701可在方向711上平移，以使得焦点从第二参比块707移动到样品103以及移动到第一参比块113。在另外的实施方式中，如图所示，第二偏振切换光束可先传输通过样品保持器701，然后再传输通过第一参比块113，被构造用于接收样品103的腔体301和/或第二参比块707。在另外的实施方式中，第二偏振切换光束可传输通过流体723。
在步骤1505之后，所述方法可进一步包括步骤1507，其包括：检测所传输的第二偏振切换光束以确定检测信号。在一些实施方式中，所传输的第二偏振切换光束可作为折射的第二偏振切换光束沿着第二路径207的部分207R行进到第二检测器127。在一些实施方式中，可将检测信号转换成发送给控制器141的信号SA。在一些实施方式中，可在彼此正交的两个偏振(例如，TE、TM)中测量检测信号。在另外的实施方式中，可由控制器141处理检测信号以确定样品103的初始折射率分布。在一些实施方式中，当第二偏振切换光束传输通过样品时和/或当检测传输的第二偏振切换光束时，可在方向711上平移样品保持器701。在一些实施方式中，可以组合(例如平均)对应于多个检测信号的多个测量值，以产生复合检测信号。
在步骤1507后，所述方法可进一步包括步骤1509，其包括：基于与第一参比块113和第二参比块707对应的用于确定折射率分布的检测信号数据，确定折射率(例如，折射率分布)。在一些实施方式中，可计算第一参比块113的初始测量折射率与第一参比块113的预定第一折射率之间的第一误差。在另外的实施方式中，折射率分布可通过从检测信号(例如，测得的折射率分布)减去第一误差来确定。在另外的实施方式中，可计算第二参比块707的初始测量折射率与第二参比块707的预定第二折射率之间的第二误差。在进一步的实施方式中，使用第一误差和第二误差可计算误差分布。在另外的实施方式中，误差分布可包括在样品上的第一误差与第二误差之间的插值。在另外的实施方式中，折射率分布可通过从检测信号(例如，测得的折射率分布)减去误差分布来确定。
在另外的实施方式中，可将第一参比块113的第一折射率和/或流体723的第三折射率与上文在步骤1509中对样品103所测量的折射率(例如折射率分布)进行比较。如果第一参比块113的第一折射率和/或流体723的第三折射率相对于所测的折射率(例如，所测的折射率分布)没有落在上文针对与样品的测量折射率相比的最小差的大小所述的一个或多个范围内，则可跟随箭头1502到步骤1511，所述最小差的大小是(i)作为样品的估算折射率的百分比和/或(ii)是最小差的绝对值。在一些实施方式中，步骤1511可包括：用包含校正第一折射率的新的第一参比块替换第一参比块，其中，校正第一折射率与样品的折射率(例如，测得的折射率)之间的最小差的大小落在上述一个或多个范围内。在一些实施方式中，步骤1511可包括：用包含校正第三折射率的新的流体替换所述流体，其中，校正第三折射率与样品的折射率(例如，测得的折射率)之间的最小差的大小落在上述一个或多个范围内。在另外的实施方式中，第一参比块和流体均可被替换。在一些实施方式中，接着可跟随箭头1504回到步骤1503、1505、1507和1509，然后再次跟随箭头1502，直到在进展到步骤1513之前，用于测量样品的折射率的第一折射率和第三折射率满足一个或多个上述范围。在一些实施方式中，接着可跟随箭头1504以在进展到步骤1513之前回到步骤1503、1505、1507和1509。
在步骤1509之后，在一些实施方式中，所述方法可进一步包括步骤1513，其包括：根据测得的折射率分布来确定应力分布(例如，初始应力分布)。如上所述，测得的折射率分布可包括两个测得的折射率分布，其各自基于针对彼此正交的偏振态(例如，TE、TM)所测得的检测信号。在一些实施方式中，应力分布可通过取这两个测得的折射率分布之间的差来计算。在另外的实施方式中，应力分布可包括这两个测得的折射率分布之间的差除以应力分布系数，所述应力分布系数可使用领域技术人员已知的任何手段来测量。
在步骤1513之后，在一些实施方式中，所述方法可进展到步骤1515，其包括：调整应力分布以获得估算应力分布(如果其是力平衡的)，如上文关于步骤1311所述。
实施例
通过以下实施例进一步阐述各个实施方式。图11-12和表1将用于证明第一参比块的第一折射率和流体的第三折射率的选择对使用本文的方法的测得的折射率和应力分布的准确度、精度、可靠性和一致性的影响。在所有实施例中，样品包括与图6相似的层压件，其中，芯层包括1.496的折射率(芯RI)而第一外层和第二外层包括1.475的折射率(外RI)。
表1呈现了样品的芯层的测得折射率(RI)和外层的平均测得RI。参比块包括1.4622或1.4847的第一折射率(参比块RI)。基于样品的芯和外层的已知折射率，参比块RI和样品RI之间的最小差的大小分别为0.013(0.9％)和0.009(0.7％)。流体包括1.498、1.517或1.5945的第三折射率(流体RI)。基于样品的芯和外层的已知折射率，流体RI和样品RI之间的最小差的大小分别为0.002(0.1％)和0.021(1.4％)以及0.099(6.6％)。
表1：实施例A-F的参比块和流体的折射率(RI)
Figure BDA0002804277870000331
实施例A和B包括1.4622的参比块RI和1.5945的流体RI，其对应于0.013(0.9％)和0.099(6.6％)的最小差的大小。实施例A和B均低估了超过2％的芯RI，并且低估了外层RI。虽然实施例A和B证明了良好的精度(两个测量彼此相差0.4％)，但是实施例A和B显示出了所呈现的实施例中的最差的准确度。
实施例C和D包括1.4847的参比块RI和1.498的流体RI，其对应于0.097(0.7％)和0.002(0.1％)的最小差的大小。实施例C低估了0.80％的芯RI，并且高估了1.91％的外层RI，而实施例D高估了1.39％的芯RI，并且低估了1.10％的外层RI。换言之，实施例C和D显示出相反的误差，这提示测量有差的精度，这通过实施例C和实施例D之间的超过2％的差来加强证明。
实施例E和F包括1.4622的参比块RI和1.517的流体RI，其分别对应于0.013(0.9％)和0.021(1.4％)的最小差的大小。实施例D和E仅高估了0.1％至0.2％的芯RI和外层RI，证明了具有优异的准确度。实施例D和E的测量值最接近，证明了有优异的精度和可靠性。由此，实施例E和F证明了最佳的准确度、精度和可靠性。
基于实施例A-F，具有更优的精度和可靠性的实施例的最小差的大小为约0.099(6.6％)或更小，约0.021(1.4％)或更小，约0.009(0.7％)或更大，约0.013(0.9％)或更大，或者约0.021(1.4％)或更大。由此，对于在约0.009至约0.099、约0.009至约0.021、约0.013至约0.099、约0.013至约0.021、约0.021至约0.099或其间的任何范围或子范围内的最小差，可预计具有提高的准确度、精度和/或可靠性。对于在约0.7％至约6.6％、约0.7％至约1.4％、约0.9％至约6.6％、约0.9％至约1.4％、约1.4％至约6.6％或其间的任何范围或子范围内的最小差，可预计具有提高的准确度、精度和/或可靠性。另外，当参比块和流体均包含在一个或多个上文规定范围内的最小差时，可预计准确度、精度和/或可靠性的进一步提高。
图11-12包括实验测量的应力分布。水平轴1101包括在方向602上测量的离样品的第一外主表面105的深度。垂直轴1103包括应力。图11-12包括相同的绘图范围。换言之，图11-12以相同的尺度来显示。
图11对应于使用RNF设备实验测量的三个应力分布，所述RNF设备包括单个参比块和流体，所述参比块包含1.4622的参比块RI，所述流体包含1.517的流体RI。用于测量的样品的平均压缩应力为140MPa、250MPa和400MPa。用于测量的样品的平均中心张力为48MPa、55MPa和132MPa。图11所示的测量值证明了宽的变异性，反映出差的精度和可靠性。
图12对应于使用本公开实施方式的组合设备实验测量的三个应力分布，所述组合设备包括第一参比块和第二参比块以及流体，所述第一参比块和第二参比块包含1.4622的参比块RI，所述流体包含1.517的流体RI。将样品的所有三个测量的应力分布相互叠加，因此只有一个应力分布可见，显示了令人惊讶的精度和可靠性水平。与图11所示的测量的变异性形成对照，图12代表了应力分布的测量的巨大改进。
可以组合上述内容以提供用于确定样品的折射率、中心张力或应力分布的设备和方法。用于利用LSP和RNF进行测量的组合设备可简化和加速测量过程。而且，该组合设备降低了样品破裂的风险，这是因为相比于两个分开的设备，需要更少的搬动来将样品装载到组合设备中。使用组合设备的方法对于总应力分布还可产生更可靠的测量。
组合设备或LSP设备可用在测量中心张力(CT)的方法中。本公开的方法可产生更可靠的CT测量，该测量不包括在CT区域的边缘(例如，层压件中的层之间的界面)附近测得的噪声部分(例如，端部)。通过在测量期间移动样品，本公开的方法还可产生更可靠的CT测量值，可以对其进行处理以产生具有更低噪声的平均强度分布。
组合设备或RNF设备可包括不止一个参比块。将参比块夹在被构造用于接收样品的腔体中可提供校正测量中存在的漂移和其他系统误差的手段。提供至少一个具有第一折射率的参比块和包括第三折射率的流体，并且其跨越样品的估算折射率(例如，估算的折射率分布的范围)可提供折射率和/或应力分布的更准确和可再现的测量。另外，使包含第一折射率的所述至少一个参比块与样品的估算折射率(例如，估算折射率分布的极值)之间的最小差的大小在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内和/或在约0.006至约0.10的范围内可进一步提高折射率和/或应力分布测量的可靠性和/或再现性。另外，使包含第三折射率的所述流体与样品的估算折射率(例如，估算折射率分布的极值)之间的最小差的大小在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内和/或在约0.006至约0.10的范围内可进一步提高折射率和/或应力分布测量的可靠性和/或再现性。在一些实施方式中，在测量了样品的校正折射率(例如，折射率分布)之后可更换所述至少一个参比块和/或流体，以使所述至少一个参比块和/或流体满足上述条件。
本文所用的方向术语—例如上、下、右、左、前、后、顶、底—仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。
应理解，各个公开的实施方式可以涉及结合实施方式描述的特征、要素或步骤。还应理解，虽然以涉及一个实施方式的形式进行描述，但是特征、要素或步骤可以与各个未例示的组合或排列方式中的替代性实施方式互换或组合。
还应理解的是，本文所用术语“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”，而不应局限为“仅一个(一种)”，除非有明确相反的说明。例如，提到的“一个部件”包括具有两个或更多个这类部件的实施方式，除非上下文有另外明确的表示。同样地，“多个(多种)”旨在表示“不止一个(一种)”。
如本文所用，术语“约”指量、尺寸、公式、参数和其他数量和特征不是精确的且无需精确的，但可按照要求是大致的和/或更大或者更小，如反射公差、转化因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员所知的其他因子。本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这种范围时，实施方式包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地，当用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解具体数值构成了另一个实施方式。无论说明书中的范围的数值或端点是否使用“约”列举，范围的数值或端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，另一种未用“约”修饰。还应理解，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
本文所用的术语“基本”、“基本上”及其变化形式旨在表示所述的特征等于或近似等于一数值或描述。例如，“基本上平坦的”表面旨在表示平坦的或大致平坦的表面。此外，如上文所定义，“基本上相似”旨在表示两个值相等或近似相等。在一些实施方式中，“基本上相似”可以表示彼此相差在约10％以内的值，例如彼此相差在约5％以内，或彼此相差在约2％以内的值。
除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任何方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。
虽然使用过渡语“包含”可以公开特定实施方式的各个特征、元素或步骤，但是应理解的是，这暗示了包括可采用过渡语“由……构成”或“基本上由……构成”描述在内的替代性实施方式。因此，例如，包括A+B+C的设备的暗示替代实施方式包括其中设备由A+B+C组成的实施方式以及其中设备基本上由A+B+C组成的实施方式。除非另外指出，否则如本文所用的术语“包括”和“包含”及其变化形式应被解释为是同义的并且是开放式的。
以上实施方式及这些实施方式的特征是示例性的，并且可单独或与本文提供的其他实施方式的任意一个或多个特征以任意形式组合来提供而不会偏离本公开的范围。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以对本公开进行各种修改和变动而不偏离本公开的范围和精神。因此，本公开旨在涵盖本文的实施方式的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (48)

1.一种用于测量样品的应力分布的设备，其包括：
腔体，其至少部分由包含第一折射率的第一参比块的第一主表面限定，所述腔体被构造用于接收样品；
偏振切换光源，其被构造用于将第一偏振切换光束发射向腔体；
第二偏振切换光源，其被构造用于将第二偏振切换光束发射向腔体；
第一检测器，其被构造用于检测来自第一偏振切换光束的信号；
第二检测器，其被构造用于检测来自第二偏振切换光束的信号，
其中，第一参比块位于第二检测器与腔体之间，并且第一参比块位于第二检测器与第二参比块之间。
2.如权利要求1所述的设备，其还包括样品保持器，所述样品保持器能够在垂直于第一主表面的方向上平移。
3.如权利要求2所述的设备，其中，样品保持器位于第二偏振切换光源与腔体之间。
4.如权利要求2-3中任一项所述的设备，其中，样品保持器位于第一偏振切换光源与腔体之间。
5.如权利要求2-4中任一项所述的设备，其中，第二偏振切换光束被构造成沿着第二光束路径行进，所述样品保持器包括面向腔体的第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面，所述第二光束路径以相对于样品保持器的第二主表面垂直的方向成约10°至约15°的角射在样品保持器的第二主表面上。
6.如权利要求1-5中任一项所述的设备，其还包括第二参比块，所述第二参比块包括第二主表面，所述腔体进一步由第二主表面限定，第一参比块包括第一折射率，并且第二参比块包括第二折射率。
7.如权利要求6所述的设备，其中，第二折射率基本上等于第一折射率。
8.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其还包括与第一参比块接触的液体，所述液体包括第三折射率。
9.如权利要求8所述的设备，其中，第三折射率大于第一折射率。
10.如权利要求8-9中任一项所述的设备，其中，第一折射率与第三折射率之间的差的大小为约0.05或更大。
11.一种确定样品的估算应力分布的方法，其包括：
测量样品的延迟分布；
根据测得的样品的延迟分布来确定样品的中心张力；
测量样品的折射率分布；
根据测得的折射率分布来确定样品的初始应力分布；
基于初始应力分布和中心张力，对初始应力分布进行缩放以获得样品的缩放的应力分布；以及
调整缩放的应力分布以获得经过力平衡的估算应力分布。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述样品包括层压件，所述层压件包括位于第一外层与第二外层之间的芯层，所述芯层包括中心张力。
13.如权利要求11-12中任一项所述的方法，其中，所述样品包括玻璃基样品。
14.如权利要求11-13中任一项所述的方法，其中，确定中心张力包括：
确定包含中心张力的中心区域的宽度；
确定包含拟合宽度的拟合范围，所述拟合宽度小于不包括延迟分布的一个或多个端部的中心部分的宽度；
在拟合范围内，将多项式拟合到延迟分布的一部分；以及
根据拟合的多项式来确定样品的中心张力。
15.如权利要求11-14中任一项所述的方法，其还包括：使第一参比块与液体接触。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述液体包含小于第一折射率的第三折射率。
17.如权利要求11-16中任一项所述的方法，其中，测量折射率分布包括：
将样品定位在包含第一折射率的第一参比块与包含第一折射率的第二参比块之间；
从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束；
使第二偏振切换光束传输通过第一参比块、样品和第二参比块；
检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号；以及
基于检测信号中的与第一参比块和第二参比块对应的数据，调整检测信号，以确定折射率分布。
18.如权利要求17所述的方法，其中，样品的估算折射率与第一预定折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内，并且与第二预定折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
19.如权利要求11-16中任一项所述的方法，其中，测量折射率分布和确定初始应力分布包括：
将包含第一预定折射率的第一参比块定位在样品与第二偏振切换光源之间；
使第一参比块与包含第二预定折射率的液体接触；
从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束；
使第二偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品；
检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号；
基于传输的信号和校正折射率，确定估算的应力分布，
其中，样品的估算折射率与第一预定折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内，并且与第二预定折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
20.如权利要求18-19中任一项所述的方法，其中，第一预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内，并且第二预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。
21.如权利要求11-20中任一项所述的方法，其中，测量折射率分布包括：使用相对于彼此以约85°至约95°的角取向的两个检测器同时测量折射率分布。
22.一种折射近场设备，其包括：
第一参比块，其包含第一折射率和第一主表面；
第二参比块，其包括第二折射率并且包括面向第一主表面的第二主表面；
限定在第一主表面与第二主表面之间的腔体，其被构造用于接收样品；和
包含第三折射率的液体，其接触第一参比块和第二参比块。
23.如权利要求22所述的折射近场设备，其中，第三折射率大于第一折射率。
24.如权利要求22所述的折射近场设备，其中，第三折射率小于第一折射率。
25.如权利要求22-24中任一项所述的折射近场设备，其中，第一折射率与第三折射率之间的差的大小为约0.05或更大。
26.如权利要求22-25中任一项所述的折射近场设备，其中，第二折射率基本上等于第一折射率。
27.如权利要求22-26中任一项所述的折射近场设备，其还包括样品保持器，所述样品保持器能够在垂直于第一主表面的方向上平移。
28.如权利要求27所述的折射近场设备，其中，样品保持器位于第二偏振切换光源与腔体之间。
29.如权利要求27-28中任一项所述的折射近场设备，其中，第二偏振切换光束被构造成沿着第二光束路径行进，所述样品保持器包括面向腔体的第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面，所述第二光束路径以相对于样品保持器的第二主表面垂直的方向成约10°至约15°的角射在样品保持器的第二主表面上。
30.一种确定样品的应力分布的方法，所述样品包括样品折射率，所述方法包括：
将样品定位在包含第一折射率的第一参比块与包含第一折射率的第二参比块之间；
从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束；
使第二偏振切换光束传输通过第一参比块、样品和第二参比块；
检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号；
基于检测信号中的与第一参比块和第二参比块对应的数据，调整检测信号，以确定校正信号；以及
基于校正信号，确定估算应力分布。
31.如权利要求30所述的方法，其中，第一折射率与样品折射率之间的最小差的大小在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内。
32.如权利要求31所述的方法，其中，第一折射率与样品折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。
33.如权利要求30-32中任一项所述的方法，其中，第一折射率小于样品折射率。
34.如权利要求30-32中任一项所述的方法，其还包括：使第一参比块与包含第二折射率的液体接触。
35.如权利要求34所述的方法，其中，第二折射率大于第一折射率。
36.如权利要求34-35中任一项所述的方法，其中，第二折射率大于样品折射率。
37.如权利要求34-36中任一项所述的方法，其中，样品折射率与第二折射率之间的最小差的大小在样品折射率的约0.7％至约10％的范围内。
38.如权利要求37所述的方法，其中，与第二折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。
39.如权利要求30-38中任一项所述的方法，其中，所述样品包括玻璃基样品。
40.如权利要求30-39中任一项所述的方法，其中，所述样品包括层压件。
41.一种确定样品的应力分布的方法，所述方法包括：
将包含第一预定折射率的第一参比块定位在样品与第二偏振切换光源之间；
使第一参比块与包含第二预定折射率的液体接触；
从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束；
使第二偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品；
检测传输的第二偏振切换光束以确定检测信号；
基于传输的信号和校正折射率，确定应力分布，
其中，样品的估算折射率与第一预定折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内，并且与第二预定折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
42.如权利要求41所述的方法，其中，第一预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内，并且第二预定折射率与样品的估算折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。
43.一种确定样品的校正折射率的方法，所述方法包括：
将包含第一预定折射率的第一参比块定位在样品与第二偏振切换光源之间；
使第一参比块与包含第二预定折射率的液体接触；
从第二偏振切换光源发射第二偏振切换光束；
使第二偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品；
检测传输的第二偏振切换光束；
基于检测信号，估算样品的估算折射率；
用包含第一校正折射率的另一个参比块替换第一参比块；
用包含第二校正折射率的另一种液体替换所述液体；
使第一偏振切换光束传输通过液体、第一参比块和样品；
检测传输的第一偏振切换光束以确定检测信号；
基于检测信号，估算样品的校正折射率；以及
基于传输的信号和校正折射率，确定应力分布，
其中，样品的估算折射率与第一校正折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内，并且与第二校正折射率之间的最小差的大小在估算折射率的约0.7％至约10％的范围内。
44.如权利要求43所述的方法，其中，样品的估算折射率与第一校正折射率之间的最小差在约0.006至约0.10的范围内，并且与第二校正折射率之间的最小差的大小在约0.006至约0.10的范围内。
45.一种确定样品的中心张力的方法，所述方法包括：
测量样品的延迟分布；
确定包含中心张力的中心区域的宽度；
确定包含拟合宽度的拟合范围，所述拟合宽度小于不包括延迟分布的一个或多个端部的中心部分的宽度；
在拟合范围内，将多项式拟合到延迟分布的一部分；以及
根据拟合的多项式来确定样品的中心张力。
46.如权利要求45所述的方法，其中，所述样品包括玻璃基样品。
47.如权利要求45-46中任一项所述的方法，其中，所述样品包括层压件，所述层压件包括位于第一外层与第二外层之间的芯层，所述芯层包括中心张力。
48.如权利要求45-47中任一项所述的方法，其中，拟合的多项式包括直线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5095515A (en) * 1989-11-20 1992-03-10 George Seaver Photoelastic optical switch and optical systems employing the optical switch
US5589931A (en) * 1995-03-17 1996-12-31 Alliedsignal Inc. System to determine environmental pressure and birefringent-biased cladded optical sensor for use therein
EP1883849A4 (en) * 2005-05-12 2009-07-08 Univ Akron MOLECULAR IMAGING AND NANOPHOTONIC IMAGING AND DETECTION PRINCIPLES AND SYSTEMS AND CONTRASTING AGENTS, MEDIA MANUFACTURING DEVICES AND BIOMARKING AND MECHANISMS FOR SUCH CONTRASTING AGENTS
US8328417B2 (en) 2009-08-20 2012-12-11 Corning Incorporated Photoelastic method for absolute determination of zero CTE crossover in low expansion silica-titania glass samples
US8873028B2 (en) * 2010-08-26 2014-10-28 Apple Inc. Non-destructive stress profile determination in chemically tempered glass
US9140543B1 (en) 2011-05-25 2015-09-22 Corning Incorporated Systems and methods for measuring the stress profile of ion-exchanged glass
US9109881B2 (en) * 2013-06-17 2015-08-18 Corning Incorporated Prism coupling methods with improved mode spectrum contrast for double ion-exchanged glass
US10156488B2 (en) * 2013-08-29 2018-12-18 Corning Incorporated Prism-coupling systems and methods for characterizing curved parts
US9261429B2 (en) * 2014-05-21 2016-02-16 Corning Incorporated Prism-coupling systems and methods for characterizing large depth-of-layer waveguides
US9534981B2 (en) * 2014-12-23 2017-01-03 Corning Incorporated Prism-coupling systems and methods for characterizing ion-exchanged waveguides with large depth-of-layer
JP2017009338A (ja) 2015-06-18 2017-01-12 国立大学法人山梨大学 光学特性の測定方法及び光学特性の測定装置
TWI762083B (zh) 2015-09-17 2022-04-21 美商康寧公司 特性量測經離子交換之含鋰化學強化玻璃的方法
US11060930B2 (en) * 2015-09-30 2021-07-13 Suzhou Ptc Optical Instrument Co., Ltd Glass surface stress meter and multiple-tempered glass surface stress meter
CN109906365B (zh) * 2016-09-26 2021-09-14 折原制作所有限公司 强化玻璃的应力测量装置、强化玻璃的应力测量方法、强化玻璃的制造方法、强化玻璃
US10900850B2 (en) * 2017-07-28 2021-01-26 Corning Incorporated Methods of improving the measurement of knee stress in ion-exchanged chemically strengthened glasses containing lithium
US11105612B2 (en) * 2019-03-22 2021-08-31 Corning Incorporated Hybrid systems and methods for characterizing stress in chemically strengthened transparent substrates

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