CN114739342A - 超薄玻璃应力层厚度的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超薄玻璃应力层厚度的测量方法，包括：在超薄玻璃样品块的检测面上设置多个检测点，检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，形成第一元素分布曲线以及第二元素分布曲线；以第一元素分布曲线的转折点作为第一临界点，获取第一元素分布曲线的起始检测点与第一临界点之间的第一水平距离；以第二元素分布曲线的转折点作为第二临界点，获取第二元素分布曲线的起始检测点与第二临界点之间的第二水平距离；将第一水平距离与第二水平距离的均值作为超薄玻璃应力层厚度。本发明通过检测第一元素和第二元素的含量变化以得出超薄玻璃应力层的厚度，解决了超薄玻璃应力层厚度的测量精度差的问题。

Description

超薄玻璃应力层厚度的测量方法
技术领域
本发明涉及玻璃材料性能测试技术领域，具体地，涉及一种超薄玻璃应力层厚度的测量方法。
背景技术
对透明及弱色材料内部应力层厚度测试一般通过双折射法进行检测，利用光束入射到透明晶体，分解为两束光沿不同方向折射的原理获取被检测的透明晶体的厚度，通常会采用双折射法检测玻璃厚度，玻璃厚度较薄的情况下检测精度较差，随着技术发展，超薄玻璃的应用越来越广泛，为了强化超薄玻璃的强度，会对超薄玻璃进行钢化处理，处理后的玻璃为钢化玻璃，在钢化玻璃的表面形成应力层(钢化层)，鉴于双折射法检测较薄的玻璃的厚度精度较差，这样采用双折射法检测比玻璃更薄的应力层时精度会更差的问题，因此，亟需一种新的检测方法以解决上述问题。
发明内容
本发明实施方式的目的是解决现有技术中的钢化处理后的超薄玻璃应力层厚度的测量精度差的问题。
为了实现上述目的，在本发明提供一种超薄玻璃应力层厚度的测量方法，所述测量方法包括：
在超薄玻璃样品块的检测面上设置多个检测点，检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，根据每一检测点位置的第一元素含量形成第一元素分布曲线以及根据每一检测点位置的第二元素含量形成第二元素分布曲线；其中，多个检测点沿指定方向以给定间距设置；
以所述第一元素分布曲线的转折点作为第一临界点，获取第一元素分布曲线的起始检测点与第一临界点之间的第一水平距离；以所述第二元素分布曲线的转折点作为第二临界点，获取第二元素分布曲线的起始检测点与第二临界点之间的第二水平距离；
将第一水平距离与第二水平距离的均值作为超薄玻璃应力层厚度。
具体地，所述测量方法还包括：指定超薄玻璃样品块的任一切割断面为测试面，对所述测试面进行导电处理，形成所述检测面。
具体地，对所述测试面进行导电处理，包括：在所述测试面上喷涂镀碳膜或金膜。
具体地，检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，包括：
采用电子探针向检测点发出持续第一时长的电子束光斑，检测该检测点位置的第一元素含量和第二元素含量。
具体地，所述测量方法还包括：采用电子探针在检测面上指定方向的第一检测长度内检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量。
具体地，所述第一检测长度介于140μm-200μm之间。
具体地，所述第一元素为钠元素，所述第二元素为钾元素。
具体地，在形成第一元素分布曲线和第二元素分布曲线之后，所述测量方法还包括：
确定第一元素分布曲线的理论起始检测点；
通过第一修正参数修正第一元素分布曲线的理论起始检测点，获得第一元素分布曲线的起始检测点；
确定第二元素分布曲线的理论起始检测点；
通过第二修正参数修正第二元素分布曲线的理论起始检测点，获得第二元素分布曲线的起始检测点。
具体地，所述第一修正参数介于2μm-4μm之间，所述第二修正参数介于2μm-6μm之间。
具体地，所述超薄玻璃厚度不大于0.1mm。
本发明提供的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，在超薄玻璃样品块的检测面上设置检测点，通过检测每一检测点上的第一元素和第二元素含量以获得对应的第一元素分布曲线和第二元素分布曲线，根据第一元素分布曲线和第二元素分布曲线分别获取第一水平距离和第二水平距离，计算第一水平距离和第二水平距离的平均值作为超薄玻璃应力层的厚度，本申请中，通过检测超薄玻璃样品块的检测面上每一检测点的第一元素和第二元素的含量变化以得出超薄玻璃应力层的厚度，解决了超薄玻璃应力层厚度的测量精度差的问题。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是本发明实施方式提供的超薄玻璃应力层厚度的测量方法中超薄玻璃样品块在检测过程中的安装示意图；
图2是本发明实施方式提供的超薄玻璃应力层厚度的测量方法中第一元素分布曲线图；
图3是本发明实施方式提供的超薄玻璃应力层厚度的测量方法中第二元素分布曲线图。
附图标记说明
1-超薄玻璃样品块；2-样品台；11-检测面；12-起始面；13-起始线；L-第一检测长度。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
图1是超薄玻璃应力层厚度的测量方法中超薄玻璃样品块在检测过程中的安装示意图。如图1所示，本发明提供一种超薄玻璃应力层厚度的测量方法，所述测量方法包括：在超薄玻璃样品块1的检测面11上设置多个检测点，检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，根据每一检测点位置的第一元素含量形成第一元素分布曲线以及根据每一检测点位置的第二元素含量形成第二元素分布曲线；其中，多个检测点沿指定方向以给定间距设置；以所述第一元素分布曲线的转折点作为第一临界点，获取第一元素分布曲线的起始检测点与第一临界点之间的第一水平距离；以所述第二元素分布曲线的转折点作为第二临界点，获取第二元素分布曲线的起始检测点与第二临界点之间的第二水平距离；将第一水平距离与第二水平距离的均值作为超薄玻璃应力层厚度。
本发明提供的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，通过检测设置在超薄玻璃样品块1的检测面11上多个检测点对应位置处的第一元素含量和第二元素含量以得出第一元素分布曲线和第二元素分布曲线，获取第一元素分布曲线上的起始点与转折点之间的第一水平距离以及第二元素分布曲线上的起始点与转折点之间的第二水平距离，第一元素分布曲线的转折点选取在第一元素分布曲线上紧邻平稳段的转折点作为第一临界点，第二元素分布曲线的转折点同样选取在第二元素分布曲线上紧邻平稳段的转折点作为第二临界点，计算第一水平距离和第二水平距离的平均值作为超薄玻璃应力层的厚度，通过检测两种元素在超薄玻璃的检测面11上的含量变化得出应力层厚度，解决了目前超薄玻璃应力层厚度的测量精度差的问题。
在一个实施例中，如图1所示，超薄玻璃厚度不大于0.1mm，切割给定尺寸的超薄玻璃样品块1，将超薄玻璃样品块1贴合至样品台2上，使得超薄玻璃样品块1的检测面11与样品台2的上表面齐平，通常选取超薄玻璃样品块1的切割断面作为检测面11，以便后续检测检测面11上设置的每一检测点位置处的第一元素含量和第二元素含量，定义超薄玻璃样品块1与样品台2的贴合面为接触面，超薄玻璃样品块1上平行接触面的一面为起始面12，起始面12与检测面11的相交线为起始线13，实际检测中，使用电子探针扫描检测面11上设置的每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，如图1所示，采用电子探针在检测面11上的指定方向的第一检测长度内检测第一元素含量和第二元素含量，第一检测长度介于140μm-200μm之间，电子探针扫描检测时，自起始线13起垂直起始面12在检测面11上朝向接触面方向对每一检测点进行检测，如图1所示，电子探针在检测面11上的第一检测长度为L，即L设定在140μm-200μm之间，检测时电子探针的BC电流(Balanced Current，平衡电流)设定为50nA，电子探针在每一检测点持续检测第一时长为0.02s，经过在检测面11上多次扫描获取多组第一元素含量和第二元素含量，如图2所示，根据检测到的多个检测点上的第一元素含量形成第一元素分布曲线，如图3所示，根据检测到的多个检测点上的第二元素含量形成第二元素分布曲线，在第一元素分布曲线上根据起始检测点与第一临界点得出第一水平距离，在第一水平距离内第一元素分布曲线震荡较大，经过第一水平距离后第一元素分布曲线趋于平稳，即在第一水平距离后第一元素的含量趋于稳定，在第二元素分布曲线上根据起始检测点与第二临界点得出第二水平距离，在第二水平距离内第二元素分布曲线震荡较大，经过第二水平距离后第二元素分布曲线趋于平稳，即在第二水平距离后第二元素的含量趋于稳定，在钢化玻璃制作中，通常用一种元素将玻璃中的另一种元素置换出，使得保留表面的元素含量出现较大幅度的改变，而被置换出的元素在玻璃中含量变化的转折点与起始点之间的距离或置换入玻璃中的元素在玻璃中含量变化的转折点与起始点之间的距离即为超薄玻璃应力层厚度，本申请中，用第二元素置换超薄玻璃中的第一元素，由图2和图3可知，第一元素的含量在第一水平距离内逐渐增多，第二元素在第二水平距离内逐渐减少，第一临界点和第二临界点即为超薄玻璃应力层的临界点，为了确保超薄玻璃应力层厚度的检测精度，计算第一水平距离和第二水平距离的平均值作为最终的超薄玻璃应力层厚度，解决了现有技术中的钢化处理后的超薄玻璃应力层厚度的测量精度差的问题。
为了更好地检测检测面11上每一检测点的第一元素含量和第二元素含量，具体地，所述测量方法还包括：指定超薄玻璃样品块1的任一切割断面为测试面，对所述测试面进行导电处理后形成所述检测面11。通过检测切割断面能够直观的获取第一元素和第二元素的含量变化情况。
为了获取每一检测点上的第一元素和第二元素的含量，具体地，对所述测试面进行导电处理，包括：在所述测试面上喷涂镀碳膜或金膜。
具体地，检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，包括：采用电子探针向检测点发出持续第一时长的电子束光斑，检测该检测点位置的第一元素含量和第二元素含量。检测时通过电子探针向每一检测点发射电子束光斑，电子束光斑的直径大小根据需要设定，在每一检测点上的检测时长控制在0.02s，以便精准的获取该对应点的第一元素含量和第二元素含量。
具体地，所述第一元素为钠元素，所述第二元素为钾元素。在钢化处理超薄玻璃的过程中，使用置换液中的钾元素去置换超薄玻璃中的钠元素，置换过程中，超薄玻璃中的钠元素不断的被钾元素置换出，钾元素不断渗入到超薄玻璃中，钾元素的渗入深度为第二水平距离，第二水平距离即为理论应力层厚度，超薄玻璃中的钠元素被不断地置换出，钠元素被置换出的深度即为第一水平距离，第一水平距离同样为理论应力层厚度，为了精准的获取应力层厚度，计算根据钠元素获取的理论应力层厚度以及根据钾元素获取的理论应力层厚度的平均值作为最终的应力层厚度，从而提高应力层厚度的检测精度。
在使用电子探针得到多组第一元素和第二元素的含量后，为了确定检测起始点，具体地，在形成第一元素分布曲线和第二元素分布曲线之后，所述测量方法还包括：确定第一元素分布曲线的理论起始检测点；通过第一修正参数修正第一元素分布曲线的理论起始检测点，获得第一元素分布曲线的起始检测点；确定第二元素分布曲线的理论起始检测点；通过第二修正参数修正第二元素分布曲线的理论起始检测点，获得第二元素分布曲线的起始检测点。在检测过程中，在起始位置打向检测面11的电子束光斑可能未落在检测面11上或部分落在检测面11上，为了确保最终的检测精度，通过第一修正参数和第二修正参数分别修正第一元素分布曲线和第二元素分布曲线上的起始点，以确保起始点准确。
具体地，所述第一修正参数介于2μm-4μm之间，所述第二修正参数介于2μm-6μm之间。
本发明提供的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，在超薄玻璃样品块的检测面上设置检测点，通过检测每一检测点上的第一元素和第二元素含量以获得对应的第一元素分布曲线和第二元素分布曲线，根据第一元素分布曲线和第二元素分布曲线分别获取第一水平距离和第二水平距离，计算第一水平距离和第二水平距离的平均值作为超薄玻璃应力层的厚度，本申请中，通过检测超薄玻璃样品块的检测面上每一检测点的第一元素和第二元素的含量变化以得出超薄玻璃应力层的厚度，解决了超薄玻璃应力层厚度的测量精度差的问题。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：
在超薄玻璃样品块的检测面上设置多个检测点，检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，根据每一检测点位置的第一元素含量形成第一元素分布曲线，根据每一检测点位置的第二元素含量形成第二元素分布曲线；其中，多个检测点沿指定方向以给定间距设置；
以所述第一元素分布曲线的转折点作为第一临界点，获取第一元素分布曲线的起始检测点与第一临界点之间的第一水平距离；以所述第二元素分布曲线的转折点作为第二临界点，获取第二元素分布曲线的起始检测点与第二临界点之间的第二水平距离；
将第一水平距离与第二水平距离的均值作为超薄玻璃应力层厚度。
2.根据权利要求1所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：
指定超薄玻璃样品块的任一切割断面为测试面，对所述测试面进行导电处理，形成所述检测面。
3.根据权利要求2所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，对所述测试面进行导电处理，包括：在所述测试面上喷涂镀碳膜或金膜。
4.根据权利要求1所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量，包括：
采用电子探针向检测点发出持续第一时长的电子束光斑，检测该检测点位置的第一元素含量和第二元素含量。
5.根据权利要求4所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：采用电子探针在检测面上指定方向的第一检测长度内检测每一检测点位置的第一元素含量和第二元素含量。
6.根据权利要求5所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，所述第一检测长度介于140μm-200μm之间。
7.根据权利要求1所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，所述第一元素为钠元素，所述第二元素为钾元素。
8.根据权利要求1所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，在形成第一元素分布曲线和第二元素分布曲线之后，所述测量方法还包括：
确定第一元素分布曲线的理论起始检测点；
通过第一修正参数修正第一元素分布曲线的理论起始检测点，获得第一元素分布曲线的起始检测点；
确定第二元素分布曲线的理论起始检测点；
通过第二修正参数修正第二元素分布曲线的理论起始检测点，获得第二元素分布曲线的起始检测点。
9.根据权利要求8所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，所述第一修正参数介于2μm-4μm之间，所述第二修正参数介于2μm-6μm之间。
10.根据权利要求1所述的超薄玻璃应力层厚度的测量方法，其特征在于，所述超薄玻璃厚度不大于0.1mm。
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