Principiile imagistice ale microscopului metalografic
1. Câmp luminos, câmp întunecat
Brightfield este cea mai de bază metodă de observare pentru observarea probelor la microscop, care prezintă un fundal luminos în câmpul vizual al microscopului. Principiul de bază este că atunci când sursa de lumină este verticală sau aproape verticală și luminează suprafața probei prin lentila obiectivului, aceasta este reflectată înapoi către lentila obiectiv prin suprafața probei pentru a forma o imagine.
Diferența dintre metoda de iluminare în câmp întunecat și metoda de iluminare în câmp luminos este că în zona câmpului microscopului apare un fundal întunecat. Metoda de iluminare în câmp luminos este cu incidență verticală sau perpendiculară, în timp ce metoda de iluminare în câmp întunecat este prin iluminarea oblică înconjurătoare în afara lentilei obiectivului. Eșantionul va împrăștia sau reflecta lumina de iradiere, iar lumina împrăștiată sau reflectată de eșantion intră în lentila obiectivului pentru a imaginea proba. Observarea câmpului întunecat poate observa clar cristale minuscule incolore sau fibre minuscule de culoare deschisă, care sunt greu de observat în câmp luminos.
2. Lumină polarizată, interferență
Lumina este o undă electromagnetică, iar unda electromagnetică este o undă transversală. Doar undele transversale au polarizare. Este definită ca lumină al cărei vector electric vibrează într-un mod fix în raport cu direcția de propagare.
Fenomenul de polarizare a luminii poate fi detectat cu ajutorul echipamentelor experimentale. Luați două polarizatoare identice A și B și treceți lumina naturală prin primul polarizator A. În acest moment, și lumina naturală devine lumină polarizată, dar pentru că ochiul uman nu o poate distinge, este nevoie de un al doilea polarizator B. Fixați polarizatorul A și plasați polarizatorul B pe același plan orizontal cu A. Rotiți polarizatorul B. Puteți constata că intensitatea luminii transmise se modifică periodic pe măsură ce B se rotește. Intensitatea luminii va crește treptat de la maxim la maxim pentru fiecare rotație de 90 de grade. Slăbește până la cel mai întunecat, apoi se rotește cu 90 de grade, iar intensitatea luminii crește treptat de la cea mai întunecată la cea mai strălucitoare. Prin urmare, polarizatorul A se numește polarizator, iar polarizatorul B se numește analizor.
Interferența este fenomenul în care intensitatea luminii este întărită sau slăbită prin suprapunerea a două coloane de unde coerente (lumină) în zona de interacțiune. Interferența luminii este împărțită în principal în interferența cu dublă fantă și interferența filmului subțire. Interferența cu dublă fantă înseamnă că lumina emisă de două surse de lumină independente nu este lumină coerentă. Dispozitivul de interferență cu dublă fantă face ca un fascicul de lumină să treacă prin fantele duble și să devină două fascicule de lumină coerentă, care comunică pe ecranul de lumină pentru a forma franjuri de interferență stabile. În experimentul de interferență cu dublă fantă, când diferența de distanță dintre un anumit punct de pe ecranul luminos și fantele duble este un număr par de semilungimi de undă, în acel punct vor apărea dungi luminoase; când diferența de distanță dintre un anumit punct de pe ecranul de lumină și fantele duble este un număr impar de semilungimi de undă, dungile întunecate care apar în acest punct sunt interferența cu dublu fantă a lui Young. Interferența filmului subțire este un fenomen în care două fascicule de lumină reflectată se formează după ce un fascicul de lumină este reflectat de două suprafețe ale filmului. Acest fenomen se numește interferență de peliculă subțire. În cazul interferenței filmului subțire, diferența de cale a luminii reflectate de pe suprafețele din față și din spate este determinată de grosimea filmului, astfel încât în interferența filmului subțire ar trebui să apară aceeași franjuri strălucitoare (franjuri întunecate) acolo unde grosimea filmului este egală. Deoarece lungimea de undă a undelor luminoase este extrem de scurtă, atunci când peliculele subțiri interferează, pelicula dielectrică ar trebui să fie suficient de subțire pentru a observa franjuri de interferență.
3. Diferenţial de contrast de interferenţă DIC
Microscopul metalografic DIC folosește principiul luminii polarizate. Microscopul DIC cu transmisie are în principal patru componente optice speciale: polarizator, prisma DIC I, prisma DIC II și analizor. Polarizatorul este instalat direct în fața sistemului de condensare pentru a polariza liniar lumina. În condensator este instalată o prismă DIC. Această prismă poate descompune un fascicul de lumină în două fascicule de lumină (x și y) cu direcții de polarizare diferite, iar cele două fascicule formează un unghi mic. Condensatorul aliniază cele două fascicule de lumină paralel cu axa optică a microscopului. Inițial, cele două fascicule de lumină au aceeași fază. După trecerea prin zonele adiacente ale specimenului, diferența de cale optică dintre cele două fascicule de lumină apare datorită grosimii și indicelui de refracție diferit al specimenului. O prismă DIC II este instalată în planul focal din spate al lentilei obiectiv, care combină cele două unde luminoase într-una singură. În acest moment, planurile de polarizare (x și y) ale celor două fascicule de lumină încă există. În cele din urmă fasciculul trece prin primul dispozitiv de polarizare, analizorul. Înainte ca fasciculul să formeze o imagine DIC în ocular, analizorul este orientat în unghi drept față de polarizator. Analizorul combină două unde luminoase perpendiculare în două fascicule cu același plan de polarizare, determinându-le să interfereze. Diferența de cale optică dintre undele x și y determină cât de multă lumină este transmisă. Când diferența de cale optică este 0, nicio lumină nu trece prin analizor; când diferența de cale optică este egală cu jumătate din lungimea de undă, lumina care trece prin atinge valoarea maximă. Deci, pe fundalul gri, structura specimenului arată o diferență între lumină și întuneric. Pentru a obține cel mai bun contrast al imaginii, diferența de cale optică poate fi modificată ajustând reglarea fină longitudinală a prismei DIC II. Diferența de cale optică poate modifica luminozitatea imaginii. Ajustarea DIC Prism II poate face ca structura fină a specimenului să arate o imagine de proiecție pozitivă sau negativă, de obicei o parte este strălucitoare, iar cealaltă este întunecată, ceea ce creează un sentiment artificial tridimensional al specimenului.
