氧化膜应力原位测量技术主要有: 弯曲方法、高温x 射线衍射法及光谱方法。其它方法还包括螺旋条法、圆盘法、线膨胀法及悬链线法等，但它们的应用极为有限。弯曲方法和高温x 射线衍射法都存在明显不足。近些年由于对弯曲法的改进以及光谱技术的应用， 使氧化膜应力测量精度有较大提高，并能够测量氧化膜内应力分布或微区应力。

稀土对氧化膜应力影响的精确评定

在试样一侧面通过离子注入稀土元素或表面涂覆稀土氧化物， 如稀土对氧化膜应力产生影响， 那么氧化过程中试样发生偏转。 依据试样弯曲的方向和大小来判定稀土的作用。 在特定条件下还可以获得由稀土引起的氧化膜应力的改变。或者，采用上述双面氧化弯曲法测得不含稀土合金上形成的氧化膜应力，然后依据单面添加稀土试样的偏转可计算得出含稀土表面氧化膜应力的绝对值。

综上，双面氧化弯曲法由于试样不需镀制保护膜，不受氧化温度和氧化时间的限制，并提高了测试精度。 在研究稀土的影响时，不需要知道含稀土合金的杨氏模量及泊桑比等力学参量，对试样弯曲有影响的其它因素的作用相互抵消，测试精度有显著改善。

高温X射线衍射法

X射线衍射法是常用的一种薄物理膜残余应力测量方法。在X 衍射仪上附加高温台，应用常规的“ Sin2φ”法可实现原位测量氧化膜应力。但由于薄氧化膜的衍射峰通常较弱， 高角度衍射峰和基体金属的衍射峰经常重合，所以这种方法除需大型设备外，测量值往往较分散。 低的测试精度使这种技术不足以测量初始形成的膜内快速变化的应力以及长时间氧化后形成的较厚的膜内低的应力值。

方法

1）激光喇曼光谱方法

喇曼散射光谱与固体分子的振动有关。 如固体存在应力时，某些对应力敏感的谱带会产生移动和变形。 其中频率变化与所受应力成正比， 即α= α· Δγ.α为频率因子， Δγ为被测试样和无应力标准样的对应力敏感的相同谱峰的频率差。测量时，首先需对α值进行标定。

Bi rnie等人最早利用激光喇曼光谱方法研究氧化膜应力。原位测量了纯Cr在800℃下Ar O2 气氛中氧化形成的Cr2O3 膜生长应力以及室温下测量Cr2O3 膜的残余应力与应力分布。 测量结果表明， 晶粒中心处存在压应力，晶界处存在同等大小的张应力。这一结果对于了解氧化膜内应力存在状态以及应力导致膜内裂纹形成很有意义。

激光喇曼光谱方法测试简洁，可方便地应用于高温原位测量。特别是激光束斑直径小(可达1μm) ，对氧化膜透射深度浅(对Cr2O3 膜为0.3～ 0.5μm) ，测量氧化膜内微区应力以及应力分布时有着极大的优越性， 测量精度在10% 以内。该方法还适用于对初期氧化形成的薄氧化膜分析，并可同时确定氧化膜相组成。因此，该项技术在氧化膜应力研究中受到重视。

2）荧光光谱方法

α-Al2O3膜在激光照射下有荧光辐射。对Cr掺杂的α-Al2O3膜，存在两个特征谱线。 有应力存在时，谱线频率发生变化，表现出压力光谱效应。由此可以非接触测量应力。由谱线宽化可测量应力分布。

Lipkin等人最早利用这种方法测量了Ni3 Al、Ni Al、Ni基和Fe基合金在1100℃空气中氧化形成的氧化膜的残余应力与应力沿深度方向的分布。测量误差在10%以内。

和激光喇曼光谱方法相比较，它们都具有高的空间分辨率，都可以测量微区应力与应力分布。荧光光谱法中，谱线频移与所受应力间有更直接的关系，它的谱线强度超过喇曼光谱的几个量级，这点对于非接触精确测定频移是非常重要的，即这种方法的测试精度要高。荧光光谱法也具有不足之处，只对几种体系有效: Cr3 掺杂的Al2 O3 ， Sm5 掺杂的YAG， Cr3 掺杂的MgO。但是，由于主要的高温合金都是形成Al2O3 膜的，而合金中大多数是含Cr的。 因此，Cr3 掺杂的Al2O3 体系具有代表性。 当用于高温时，由于热效应会引起谱线宽化，所以温度限制在600℃以下 。