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公開番号2024167587
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023083766
出願日2023-05-22
発明の名称物理量評価装置、物理量評価方法
出願人AGC株式会社,有限会社折原製作所
代理人個人,個人
主分類G01N 21/65 20060101AFI20241127BHJP(測定;試験)
要約【課題】透明な測定媒体の物理量を短時間で精度よく測定可能な物理量評価装置を提供する。
【解決手段】本物理量評価装置は、透明な測定媒体の物理量を評価する物理量評価装置であって、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光の光路を前記測定媒体の方向に変換する半透明鏡と、前記半透明鏡からの光を前記測定媒体の表面あるいは内部に集光する対物レンズと、前記対物レンズの焦点の像を結像する結像レンズと、前記対物レンズの焦点の像の少なくとも一部の光を通過させるピンホールと、前記ピンホールを通過した光を分光する分光器と、前記分光器が分光したスペクトルの強度を検出して電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号を処理する演算部と、を有し、前記対物レンズ、前記結像レンズ、及び前記ピンホールは、前記測定媒体中の一部分からのラマン散乱光のスペクトルであるラマンスペクトルを測定する共焦点ラマン分光顕微鏡を構成し、前記撮像素子は、前記光の表面反射スペクトルの強度と、前記ラマンスペクトルの強度と、を同時に測定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
透明な測定媒体の物理量を評価する物理量評価装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源からの光の光路を前記測定媒体の方向に変換する半透明鏡と、
前記半透明鏡からの光を前記測定媒体の表面あるいは内部に集光する対物レンズと、
前記対物レンズの焦点の像を結像する結像レンズと、
前記対物レンズの焦点の像の少なくとも一部の光を通過させるピンホールと、
前記ピンホールを通過した光を分光する分光器と、
前記分光器が分光したスペクトルの強度を検出して電気信号に変換する撮像素子と、
前記電気信号を処理する演算部と、
を有し、
前記対物レンズ、前記結像レンズ、及び前記ピンホールは、前記測定媒体中の一部分からのラマン散乱光のスペクトルであるラマンスペクトルを測定する共焦点ラマン分光顕微鏡を構成し、
前記撮像素子は、前記光の表面反射スペクトルの強度と、前記ラマンスペクトルの強度と、を同時に測定する、物理量評価装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記半透明鏡と前記撮像素子との間に、前記撮像素子に入射するレーザ光の波長の光を減衰させ前記ラマンスペクトルの波長の光を透過する波長選択部材を有する、請求項１に記載の物理量評価装置。
【請求項３】
前記波長選択部材は、前記レーザ光の波長での減衰率が１／１０００以上１／１０００００以下である、請求項２に記載の物理量評価装置。
【請求項４】
前記ラマンスペクトルのピーク強度は、前記表面反射スペクトルのピーク強度の１／１０倍以上１０倍以下である、請求項１に記載の物理量評価装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサである、請求項１に記載の物理量評価装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記表面反射スペクトルの強度と前記ラマンスペクトルの強度に基づいて、前記測定媒体の表面点を検出する機能を備える、請求項１に記載の物理量評価装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記撮像素子が複数回に分けて露光して得たデータを加算する、請求項１に記載の物理量評価装置。
【請求項８】
前記演算部は、前記撮像素子が異なる露光時間で複数回露光した場合は、それぞれの露光において、前記表面反射スペクトルの作成と前記ラマンスペクトルの作成において、異なる重みをつけて加算する、請求項７に記載の物理量評価装置。
【請求項９】
前記ラマンスペクトルの波数は、同時に測定される前記表面反射スペクトルの波長との差から算出される、請求項１に記載の物理量評価装置。
【請求項１０】
前記測定媒体はガラスである、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の物理量評価装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量評価装置、物理量評価方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
携帯電話やスマートフォン等の電子機器において、表示部や筐体本体にガラスが用いられることが多い。このようなガラスには、ガラス強度を上げるために、ガラス表面にイオン交換による表面層（イオン交換層）を形成することにより強度を上げた、所謂化学強化ガラスが使用されている。
【０００３】
化学強化ガラスの表面層は、少なくともガラス表面側に存在しイオン交換による圧縮応力が発生している圧縮応力層を含み、ガラス内部側に該圧縮応力層に隣接して存在し引張応力が発生している引張応力層を含んでもよい。化学強化ガラスにはイオン交換がしやすく、化学強化工程で、短時間で、表面応力値が高く、応力層の深さが深くできるガラスとして、ナトリウム含有のアルミノシリケート系のガラスが多く使われる。
【０００４】
このアルミノシリケート系ガラスを高温の硝酸カリウム溶融塩に浸漬して、化学強化処理を施す。カリウムイオンの溶融塩中の濃度が高いために、ガラス中のナトリウムイオンと溶融塩中のカリウムイオンが交換される。カリウムイオンはナトリウムイオンより大きさが大きいため、ガラス表面に大きな圧縮応力が発生し、ガラスの強度を上げる。そして、化学強化処理を施されたガラスは、硝酸カリウム溶液塩に接しているガラス表面において一番カリウムイオン濃度が高く、ガラス表面から深さ方向に濃度は下がっていく。
【０００５】
ここで、ガラスの屈折率は、ナトリウムイオンがカリウムイオンにイオン交換されると、より高くなる。つまり、ガラス表面は最も屈折率が高く、ガラス表面から深さとともに屈折率が下がる特徴を持っている。
【０００６】
このような化学強化ガラスの表面層の応力を測定する技術としては、例えば、化学強化ガラスの表面層の屈折率が内部の屈折率より高い場合に、光導波効果と光弾性効果とを利用して、表面層の圧縮応力を非破壊で測定する技術（以下、非破壊測定技術とする）が挙げられる。この非破壊測定技術では、単色光を化学強化ガラスの表面層に入射して光導波効果により複数のモードを発生させ、各モードで光線軌跡が決まった光を取出し、凸レンズで各モードに対応する輝線に結像させる。なお、結像させた輝線は、モードの数だけ存在する。
【０００７】
又、この非破壊測定技術では、表面層から取出した光は、出射面に対して、光の振動方向が水平と垂直の二種の光成分についての輝線を観察できるように構成されている。そして、次数の一番低いモード１の光が表面層の一番表面に近い側を通る性質を利用し、二種の光成分のモード１に対応する輝線の位置から、それぞれの光成分についての屈折率を算出し、その二種の屈折率の差とガラスの光弾性定数から化学強化ガラスの表面付近の応力を求めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
又、化学強化ガラスの表面層の応力分布の測定に関し、上記の非破壊測定技術の原理を元に、全てのモードに対応する輝線の位置に基づいてガラスの表面からの屈折率分布を求め、更に、光弾性効果に基づいて応力分布を求める方法が提案されている（例えば、特許文献２、非特許文献１参照）。
【０００９】
しかし、化学強化ガラスも強度向上と性能向上のため、多様になっており、従来の応力測定方法では十分な評価ができなくなっている。
【００１０】
例えば、リチウム含有のガラスを表面付近の領域はカリウム、表面より深い領域はナトリウムの２種のイオンと交換し、応力分布を制御した強化ガラスがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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