在手機(jī)、智能電話等電子設(shè)備中，顯示部、殼體主體多使用玻璃。伴隨著近年來的電子設(shè)備的薄型化、輕量化，電子設(shè)備使用的玻璃也要求薄板化。若玻璃的板厚變薄，則強(qiáng)度會降低。因此，為了提高玻璃的強(qiáng)度，通常使用通過在玻璃表面形成基于離子交換的表面層(離子交換層)并使壓縮應(yīng)力產(chǎn)生來提高強(qiáng)度的所謂化學(xué)強(qiáng)化玻璃，并利用光學(xué)方法來測定表面的應(yīng)力值，確認(rèn)是否被正確地強(qiáng)化，向市場發(fā)貨。
3.作為測定強(qiáng)化玻璃的表面層的應(yīng)力的技術(shù)，可以列舉例如在強(qiáng)化玻璃的表面層的折射率比內(nèi)部的折射率高的情況下，利用光波導(dǎo)效果和光彈性效果，以非破壞的方式測定表面層的壓縮應(yīng)力的技術(shù)(以下，稱為非破壞測定技術(shù))。在該非破壞測定技術(shù)中，使單色光向強(qiáng)化玻璃的表面層入射而通過光波導(dǎo)效果產(chǎn)生多個(gè)模式，在各模式下取出光線軌跡決定的光，利用凸透鏡成像為與各模式對應(yīng)的亮線。需要說明的是，存在模式數(shù)目的成像的亮線。
4.另外，在該非破壞測定技術(shù)中，從表面層取出的光構(gòu)成為，能夠觀察到光的振動(dòng)方向相對于出射面為水平和垂直這兩種光成分的亮線。并且，利用次數(shù)最低的模式1的光通過表面層的最接近表面一側(cè)的性質(zhì)，根據(jù)兩種光成分的與模式1對應(yīng)的亮線的位置來算出各個(gè)光成分的折射率，根據(jù)這兩種折射率之差和玻璃的光彈性常數(shù)來求出強(qiáng)化玻璃的表面附近的應(yīng)力(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
5.另一方面，以上述的非破壞測定技術(shù)的原理為基礎(chǔ)，提出了根據(jù)與模式1和模式2對應(yīng)的亮線的位置，通過外推求出玻璃的最表面的應(yīng)力(以下，設(shè)為表面應(yīng)力值)，并假定表面層的折射率分布直線性地變化，根據(jù)亮線的總根數(shù)，求出壓縮應(yīng)力層的深度的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2及非專利文獻(xiàn)1)。
6.另外，以上述的通過利用了表面波導(dǎo)光的測定技術(shù)測定的表面應(yīng)力值和壓縮應(yīng)力層的深度為基礎(chǔ)，提出了定義玻璃內(nèi)部的拉伸應(yīng)力ct，以ct值來管理強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。在該方法中，通過“ct＝dol)”(式0)來計(jì)算拉伸應(yīng)力ct。在此，cs為表面應(yīng)力值(mpa)，dol為通過將鈉離子交換為鉀而產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力層的深度(單位：μm)，t為板厚(單位：mm)。
7.通常如果未施加外力，則應(yīng)力的總和為0。因此，以將通過化學(xué)強(qiáng)化形成的應(yīng)力沿深度方向積分的值在未被化學(xué)強(qiáng)化的中心部分取得平衡的方式大致均等地產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。
8.然而，化學(xué)強(qiáng)化玻璃也由于強(qiáng)度提高和性能提高而成為多樣，以往的應(yīng)力測定方法無法進(jìn)行充分的評價(jià)。
9.例如，存在將含鋰玻璃與鉀、鈉這兩種離子進(jìn)行交換并控制了應(yīng)力分布的強(qiáng)化玻璃、對透明的結(jié)晶化玻璃進(jìn)行了離子交換的化學(xué)強(qiáng)化玻璃等。
10.在含鋰玻璃的化學(xué)強(qiáng)化玻璃中，以往的光學(xué)性的應(yīng)力測定裝置雖然能夠評價(jià)鋰和鈉被交換為鉀的表面附近的應(yīng)力層，但是無法評價(jià)鋰被交換為鈉的內(nèi)部的應(yīng)力層。因此，在被離子交換為鉀的壓縮應(yīng)力層的深度dol中，壓縮應(yīng)力未成為0，壓縮應(yīng)力成為0的深度doc(單位：μm)通過利用了表面的波導(dǎo)光的應(yīng)力測定裝置無法測定。
11.也提出了如下方法：測定比由于這兩個(gè)應(yīng)力層的影響等而應(yīng)力分布較大地彎折的位置的玻璃深度(dol_tp)靠玻璃表層側(cè)的應(yīng)力分布，基于玻璃表層側(cè)的應(yīng)力分布的測定結(jié)果(測定圖像)來預(yù)測比dol_tp靠玻璃深層側(cè)的應(yīng)力分布(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。然而，在該方法中，由于未進(jìn)行比dol_tp靠玻璃深層側(cè)的應(yīng)力分布的實(shí)測，因此存在測定再現(xiàn)性差這樣的問題。
12.在結(jié)晶化玻璃中，特別是為了使用于顯示部而必須透明，因此這里使用的結(jié)晶化玻璃是結(jié)晶粒遠(yuǎn)小于可視光的波長的結(jié)晶化玻璃，在可視域中為透明。因此，通過以往的光學(xué)性的應(yīng)力測定裝置，能夠測定通過化學(xué)強(qiáng)化工序形成的表面的應(yīng)力。
13.因此，為了維持多樣化的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的品質(zhì)，需要對直至深部的應(yīng)力的分布、結(jié)晶化玻璃中的結(jié)晶狀態(tài)等進(jìn)行測定管理。
14.近年來，作為易于進(jìn)行離子交換，且在化學(xué)強(qiáng)化工序中能夠在短時(shí)間內(nèi)使表面應(yīng)力值高且使應(yīng)力層的深度深的玻璃，鋰鋁硅酸鹽系的玻璃受到關(guān)注。
15.以將該玻璃浸漬在高溫的硝酸鈉與硝酸鉀的混合熔融鹽中的方式實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理。鈉離子、鉀離子都由于熔融鹽中的濃度高而與玻璃中的鋰離子進(jìn)行離子交換，但是鈉離子容易向玻璃中擴(kuò)散，因此玻璃中的鋰離子首先與熔融鹽中的鈉離子交換。
16.在此，當(dāng)鈉離子與鋰離子進(jìn)行離子交換時(shí)玻璃的折射率變低，當(dāng)鉀離子與鋰離子或鈉離子進(jìn)行離子交換時(shí)玻璃的折射率變高。即，與玻璃中的未被離子交換的部分相比，玻璃表面附近的被離子交換的區(qū)域的鉀離子濃度高，當(dāng)成為更深的被離子交換的區(qū)域時(shí)，鈉離子濃度升高。因此，被離子交換的玻璃的最表面附近具有雖然折射率隨著深度下降，但是從某深度起至未被離子交換的區(qū)域?yàn)橹拐凵渎孰S著深度升高的特征。
17.因此，在前述的利用了表面的波導(dǎo)光的應(yīng)力測定裝置中，僅通過最表面的應(yīng)力值