偏光觀察的必要部件包括起偏器(偏光鏡)和檢偏器(分析儀)。 在透射偏光顯微鏡中,起偏器安裝在場鏡和聚光鏡之間,檢偏器安裝在物鏡和成像鏡頭之間。
偏振觀察要求通過起偏器的線偏振光保持良好的振動平面并到達檢偏器。 因此,為了避免中間聚光鏡和物鏡對偏振產生負面影響,必須使用無應力偏振專用物鏡。
偏光顯微鏡的其他特殊部件描述如下:
1.旋轉臺:可將樣品360度旋轉。
2、可調中心轉換器:調節物鏡光軸。
3.補償器:用于延遲測量。
4、光電探測器:用于尋找樣品減法的對角線位置。
5、伯特蘭鏡:用于錐光檢測(稍后介紹)。
另外,偏光顯微鏡的鏡體和鏡筒在連接處有定位銷,使偏光元件、光電探測器、補償器等保持一定的方位。
?偏光顯微鏡的構成要素
起偏器、檢偏器
透射偏光顯微鏡通常將??起偏器放置在聚光鏡和場鏡之間,將檢偏器放置在物鏡上。
與微分干涉用的起偏器和檢偏器強調亮度相比,偏光顯微鏡用的起偏器和檢偏器更注重性能。 因此,采用更高消光比(:EF值)的偏光片來進一步提高性能。 改進了正交偏振的消光性能。
分析儀可以360°無限旋轉,還可以讀取角度,精度為0.1°。
該型號的偏光鏡可以旋轉360°,而其他型號一般固定為0°。偏光顯微鏡起偏器,使用一個簡單的偏光鏡,插在聚光鏡的下部。 與顯微鏡相比,偏光鏡的振動方向設置為左右振動,檢偏器的振動方向設置為前后振動。 (參見圖55)
物鏡
為了不損失偏振性能,透鏡的設計和制造旨在最大限度地減少應力。 “鏡頭上有一個“P”標記。
另外,帶有“DIC”標記的微分干涉物鏡雖然不是偏振專用透鏡,但由于應力低,也可用于偏振觀察。
冷凝器
偏光顯微鏡中使用的聚光鏡是小應變的消色差聚光鏡。 普通消色差聚光鏡的數值孔徑三角形指針為白色,而偏光聚光鏡的數值孔徑指針為黃色,通過顏色與普通產品區別。
旋轉臺
為了改變樣品的位置,使用了可以旋轉360°的圓形旋轉臺。 旋轉臺還配備定位裝置,從任何角度每隔45°點擊一下,這樣就可以從手感上判斷消光位置和對角線位置。
其他型號沒有點擊定位裝置,使用自定心的G2轉臺。
如果用來觀察雙折射,模型之間沒有太大區別; 但是,如果您購買偏光顯微鏡來測量延遲,建議購買帶有點擊定位的旋轉臺,可以通過感覺確定消光位置和對角線位置。 偏光顯微鏡設置 ()。
定心轉換器
轉換器可以補償每個物鏡的偏心,并用于將樣品旋轉中心與視場中心對齊。 筆記)
即使樣品在轉盤上旋轉,所有物鏡的觀察對象也可以調整到視場的中心。
并系上該設備。 機床上沒有定心轉換器,通過G轉臺進行定心。
上部轉換器和轉臺均設有定心機構,請使用轉換器進行定心。
另外,對中轉換器具有用于插入Berek補償器(稍后描述)的“DIN槽”。
注)定心轉換器配有兩個專用定心螺釘。 請廣大用戶妥善保管。
用于偏光的中間鏡筒
鏡筒配備有以下部件:
1. 分析儀:內置旋轉分析儀,插入插槽,最小讀數為0.1°。 通過插拔分析儀可切換偏光觀察?明場觀察。
2. 光電探測器插槽:插入光電探測器和 補償器(稍后介紹)。
3、伯特蘭鏡:能通過目鏡觀察物鏡光瞳面的透鏡。 它可以插入光路和從光路中取出,并且可以居中和聚焦。 觀察物鏡光瞳面上的暗十字,調整正交尼科耳鏡(檢偏鏡和偏光鏡),觀察錐光干涉圖案。
當檢偏器調整到0°時,必須精確地使其與起偏器成90°,因此提供了用于調整的定位銷。 其配置為使得當安裝在偏光顯微鏡主體上時可以更精確地角度。
注)組裝顯微鏡時,順時針旋轉定位銷并推入的組裝方法精度最高。
偏光鏡筒
此管的設計是為了在調節瞳距時使目鏡中的十字線(也稱分度線)的角度補償更加準確。
目鏡()
該目鏡內置分劃板刻度,與偏光鏡筒配合使用,調節分劃板,準確對準起偏器和檢偏器的方向。 在調整定心轉換器時,該目鏡是必不可少的,它允許目標晶體在十字交叉點(視場中心)處旋轉。
光電探測器
使用配備有λ板(銳色板、1波長板:R=530nm)和1/4波長板(R=136.5°)的載玻片來確認加法和減法。
所謂的“光檢測板”與下頁的“(3)石英楔形光檢測板”是有區別的。
哪種檢測器板更容易確認減法取決于延遲的大小,因此請同時嘗試 板和 1/4 波片,并選擇更容易確認的。
如果插入光電探測器并推斷樣品為加性,請將旋轉臺旋轉90°并再次插入光電探測器以確認樣品是否為減性。
補償器
用于測量樣本延遲。 尼康有以下類型的補償器。 (如何使用這里不做說明,請參考使用說明書。)
(1)森納蒙補償器:
延遲測量范圍0~1λ(546nm)。
高靈敏度補償器,插入中間鏡筒的光電探測器槽中。
546nm 綠色干涉濾光片(IF546/12 濾光片)和石英楔形檢測器的組合可以測量超過 1λ 的延遲。
(2)貝萊克補償器:
延遲測量范圍為0~1,800nm。
將其插入定心轉換器的補償器槽“DIN槽”中(不能使用)。 X'和Z'的方向與光電探測器和其他補償器的方向相反。
說明書中包含每個補償器特有的轉換表,并通過序列號進行管理。 附有換算表的使用說明書切勿丟失,并應與補償器一起妥善管理。
(3) 石英楔形光電探測器板:
延遲測量范圍 1 ~ 6λ (3,276nm)。 與上一頁介紹的“光電檢測板”不同,它是用作粗略測量λ到輔助λ單位的補償器。
(4) 延遲標準板
1λ=546nm,延遲分別調整為1、2、3、5、10、20、30λ7種板件。
將標準板平行或垂直組合插入R中間鏡筒中,利用加減原理調節延遲。
即使是幾個 10nm 量級的大延遲最終也可以使用 Berek 補償器或 補償器進行測量。
IF546/12濾波器
用于延遲測量的濾光片的中心波長為546nm(e線),即偏光顯微鏡的參考波長(1λ)。 (圖65)半振幅為12nm,比普通綠色干涉濾光片更接近單一波長,可以獲得清晰的明暗干涉圖像。
它是精確延遲測量不可或缺的濾波器。
(示例:參見圖48“石英楔形光電探測器板上出現的干涉條紋和干涉色”)
[參考]使用IF546/12的理由
用單一波長照射晶體會產生明暗干涉條紋,而不是干涉色。 (參考“3-6-15. 干涉色”)
與用白光照射獲得0級干涉色,然后利用最暗部分測量延遲的方法相比,通過單色干涉條紋的最暗部分進行測量更為準確。 這就是使用單一波長的原因。
補償器和光電探測器板顯示λ值,但全部顯示為λ=546nm。 也就是說,它是根據汞燈的e線(546nm)設計的。 偏光顯微鏡的透射光源通常使用鹵素燈,因此前頁介紹的IF546/12濾光片可以創建與電子線相當的照明環境。
尼康和奧林巴斯都使用 546nm 作為 值。
有些用戶可能會使用D線(589.6和589.0nm)作為基準。 本例中,光源采用發射D線的鈉燈,光電探測器和補償器也采用D線專用的產品。
?偏光圖像的觀察(正像顯微鏡)
什么是正置顯微鏡
觀察雙折射樣品的最標準的觀察方法。
將偏光鏡和檢偏鏡設置為正交尼科耳,將聚光鏡的上透鏡推開,然后將視場光闌縮小到不影響觀察的水平,然后用幾乎平行的光照射樣品的光軸。
即使轉動旋轉臺,也只能在黑暗狀態下看到沒有雙折射的各向同性部分。
雙折射部分以與延遲相當的干涉色顯示圖像。
一邊轉動轉盤一邊觀察,并調節觀察部分的亮度,使其易于觀察。
具體觀察步驟和延遲測量方法不是本教材講解的主題。 我們將尋找其他機會再次解釋它。
偏光顯微鏡、補償器、Berek補償器的使用方法請參閱各裝置的使用說明書。
?錐光檢查
關于錐光鏡的介紹很少,所以我們在這里稍微詳細地解釋一下。
什么是錐光檢查?
在偏光顯微鏡的正交尼科耳觀察中,將大數值孔徑的光照射到樣品上,并且還使用大數值孔徑的物鏡來收集光。 然后,通過物鏡的光瞳面可以看到各個方向穿過樣品的光。 光信息。
這種不直接觀察樣品本身,而是觀察物鏡光瞳面(后焦點面)的方法稱為錐光檢查。
錐光顯微鏡常用于識別單軸晶體和雙軸晶體,確認切割面取向和軸向方向,識別正反晶體等。
如何觀察錐光干涉圖案
觀察物鏡光瞳面最簡單的方法是取下目鏡,直接觀察鏡筒套筒內部。 該方法最適合觀察高對比度的錐光干涉圖案。 但由于圖像太小,看不清楚,所以一般采用在光路中添加伯特蘭透鏡,通過目鏡觀察瞳孔放大圖像的方法。
伯特蘭透鏡內置于偏光中間鏡筒中,通過在光路中插拔即可切換到正像。
另外,光瞳面的聚焦不是通過使用調焦旋鈕來升降旋轉載物臺來進行的,而是通過使用附在伯特蘭透鏡上的旋鈕來進行。 (圖66)
由于錐光干涉圖樣相對于目鏡視場是偏心的,請操作偏光中間管背面的兩個螺絲將其移至中心。 (圖67)
此外,伯特蘭鏡頭是將光瞳圖像投影到數碼相機中的唯一方法。
錐光檢查步驟
1. 使用視場光闌限制要觀察的部分。
2. 完全打開補償器的孔徑光闌,然后將上透鏡推入光路。
3. 切換到 40 倍物鏡。
4. 將伯特蘭透鏡推入光路并將其聚焦在光瞳平面上。 (圖66)
5. 由于錐光干涉圖樣的偏心,調整伯特蘭透鏡的中心。 (圖67)
?錐光檢查的用途
(1)單軸晶體和雙軸晶體的區分
錐光檢查最典型的用途是區分單軸晶體和雙軸晶體。
如圖69所示,當單軸晶體以垂直于光軸的平面切割晶體時,可以觀察到圖70和圖71所示的錐光干涉圖案。 圖70顯示了一個薄片晶體,在暗十字周圍可見一階干涉條紋。 如果是光學厚切面,除了暗十字外,周圍還可以看到高級同心干涉條紋。 除了單純的厚度以外,還存在折射率差較大、延遲達到幾個波長的情況。 在這些情況下,將顯示如圖 71 所示的同心干涉條紋。
無論哪種情況,相同點是在中心顯示被稱為同色線()或暗十字的暗十字形干涉圖像。 十字的方向與起偏器和檢偏器的方向一致。 中心表示光軸的傾斜度。
同心條紋朝外有更高的級數,如1λ、2λ……等。 即使旋轉臺旋轉,錐光干涉圖案也不會改變。
圖69所示的片是從垂直于光軸的平面切割的晶體片。 傳輸的線偏振光平行于光軸,因此不會發生延遲。 即使樣品旋轉,也無法獲得消光點,亮度始終保持恒定。 當圖像正立時,它看起來像各向同性物質,但如果是錐光干涉圖案,它會呈現出如上圖所示的深色十字圖案,從而將其與各向同性物質區分開來。
雙軸晶體的干涉圖樣如圖 72 所示,有兩個中心。
(2)軸傾角的觀察
在錐光檢查下,還可以觀察到光軸相對于切片切割表面的傾斜度。
如圖73所示,當片材的切割面相對于光軸傾斜時,暗十字和同心干涉條紋的中心將偏心。 旋轉旋轉臺,錐光干涉圖案將如下圖 74 所示移動。 當光軸傾角較小時,如下圖74上圖所示,暗十字的中心將保留在瞳孔內; 傾斜度大時,會移出瞳孔(下圖74下圖)。
此外偏光顯微鏡起偏器,即使旋轉工作臺旋轉,暗十字的方向也不會改變。
(與偏振器和檢偏器的方向相同。)
如圖75所示,當片材平行于光軸時,折射率為主折射率,計算為nε-nω時延遲最大。
在這種情況下,有明確的對角位置和消光位置。 在正像顯微鏡中,在對角線位置可以觀察到干涉色和干涉條紋,但在錐光顯微鏡中,它們不會出現在起偏器和檢偏器的方向上。 暗十字和同心干涉條紋。
相反,如果將旋轉臺旋轉至與消光位置對齊,則錐光檢查時將出現圖 76 所示的干涉圖像。
這種情況下的暗十字與垂直于光軸時的暗十字的不同之處在于中心部分較厚。 (與調整十字尼科爾時看到的暗十字相同)
當轉臺稍微左右旋轉時,如圖76(a)和圖76(c)所示,暗十字將在旋轉方向上朝光軸方向分割成雙曲線形狀并從視野中消失。看法。
如上所述,當轉盤在消光位置附近輕微旋轉時,暗十字就會消失或出現在視野中。 該干涉圖像稱為閃爍圖像()。
下圖是延遲為484nm的薄晶體片的錐光干涉圖樣。 隨著延遲的增加,整體被白色覆蓋,對比度變弱,并逐漸消失。
照片(b):光軸與偏光鏡對齊時的暗十字
(a):轉盤從(b)位置逆時針輕微旋轉時的干涉圖像
(c):轉盤從位置(b)順時針輕微旋轉時的干涉圖像
注:由于該晶體為正晶體,因此異常光在包含光軸的平面內振動的振動方向為 Z'。
當轉盤旋轉時,光軸也旋轉,暗十字在旋轉方向移動的同時分成雙曲線。
通過移動暗十字→雙曲線,可以了解光軸的方向。
這樣,通過錐光檢查就可以檢測出光軸的方向和傾斜度。
(3) 正負單軸晶體的判別
當單軸晶體的切割面的角度垂直或接近垂直于光軸時,錐光檢查還可用于確定晶體是正晶體還是負晶體。
將樣品切片放在旋轉臺上,并將光電探測器板(1/4λ 板)推入光路。 錐光干涉圖案的中心將發生變化,如圖 77 (A) 和圖 77 (B) 所示。
當暗十字如圖77(A)所示變化時,晶體變為正單軸晶體,而當暗十字如圖77(B)所示變化時,晶體變為負單軸晶體。
振動方向在包含光軸的平面內的光為非常光,振動方向垂直于包含光軸的平面的光為尋常光。
從圖78左圖所示的光軸方向觀察單軸晶體時,各光的振動方向如右圖所示(異常光用藍色表示,普通光用黑色表示) 。 異常光從光軸徑向振動,而普通光繞光軸振動。