Principis d'imatge del microscopi metal·logràfic
1. Camp clar, camp fosc
El camp clar és el mètode d'observació més bàsic per observar mostres sota un microscopi, que presenta un fons brillant en el camp de visió del microscopi. El principi bàsic és que quan la font de llum és vertical o gairebé vertical i il·lumina la superfície de la mostra a través de la lent de l'objectiu, es reflecteix de nou a la lent de l'objectiu a través de la superfície de la mostra per formar una imatge.
La diferència entre el mètode d'il·luminació de camp fosc i el mètode d'il·luminació de camp brillant és que apareix un fons fosc a l'àrea del camp del microscopi. El mètode d'il·luminació de camp brillant és d'incidència vertical o perpendicular, mentre que el mètode d'il·luminació de camp fosc és mitjançant la il·luminació obliqua circumdant fora de la lent de l'objectiu. La mostra dispersarà o reflectirà la llum d'irradiació, i la llum dispersa o reflectida per la mostra entra a la lent de l'objectiu per a la imatge de la mostra. L'observació en camp fosc pot observar clarament cristalls minúsculs i incolors o fibres diminutes de color clar que són difícils d'observar en camp brillant.
2. Llum polaritzada, interferència
La llum és una ona electromagnètica, i l'ona electromagnètica és una ona transversal. Només les ones transversals tenen polarització. Es defineix com la llum el vector elèctric de la qual vibra de manera fixa en relació a la direcció de propagació.
El fenomen de polarització de la llum es pot detectar amb l'ajuda d'equips experimentals. Agafeu dos polaritzadors idèntics A i B i feu passar la llum natural pel primer polaritzador A. En aquest moment, la llum natural també es converteix en llum polaritzada, però com que l'ull humà no la pot distingir, cal un segon polaritzador B. Fixeu el polaritzador A i col·loqueu el polaritzador B en el mateix pla horitzontal que A. Gireu el polaritzador B. Podeu trobar que la intensitat de la llum transmesa canvia periòdicament a mesura que B gira. La intensitat de la llum augmentarà gradualment de màxima a màxima per cada rotació de 90 graus. Es debilita fins al més fosc i després gira 90 graus i la intensitat de la llum augmenta gradualment del més fosc al més brillant. Per tant, el polaritzador A s'anomena polaritzador i el polaritzador B s'anomena analitzador.
La interferència és el fenomen en què la intensitat de la llum s'enforteix o es debilita per la superposició de dues columnes d'ones coherents (llum) a la zona d'interacció. La interferència de la llum es divideix principalment en interferències de doble escletxa i interferències de pel·lícula prima. La interferència de doble escletxa significa que la llum emesa per dues fonts de llum independents no és llum coherent. El dispositiu d'interferència de doble escletxa fa que un feix de llum passi a través de les dobles escletxes i es converteixin en dos feixos de llum coherent, que es comuniquen a la pantalla de llum per formar serrells d'interferència estables. En l'experiment d'interferència de doble escletxa, quan la diferència de distància entre un determinat punt de la pantalla de llum i les dobles escletxes és un nombre parell de mitja longitud d'ona, apareixeran ratlles brillants en aquest punt; quan la diferència de distància entre un punt determinat de la pantalla de llum i les ranures dobles és un nombre imparell de mitges longituds d'ona, les ratlles fosques que apareixen en aquest punt són la interferència de la doble escletxa de Young. La interferència de pel·lícula prima és un fenomen en el qual es formen dos feixos de llum reflectida després que un feix de llum sigui reflectit per dues superfícies de la pel·lícula. Aquest fenomen s'anomena interferència de pel·lícula fina. En la interferència de pel·lícula prima, la diferència de recorregut de la llum reflectida de les superfícies frontal i posterior està determinada pel gruix de la pel·lícula, de manera que en la interferència de la pel·lícula fina hauria d'aparèixer el mateix serrell brillant (serrell fosc) on el gruix de la pel·lícula és igual. Com que la longitud d'ona de les ones de llum és extremadament curta, quan les pel·lícules primes interfereixen, la pel·lícula dielèctrica hauria de ser prou fina per observar serrells d'interferència.
3. Contrast d'interferència diferencial DIC
El microscopi metal·logràfic DIC utilitza el principi de la llum polaritzada. El microscopi DIC de transmissió té principalment quatre components òptics especials: polaritzador, prisma DIC I, prisma DIC II i analitzador. El polaritzador s'instal·la directament davant del sistema de condensació per polaritzar linealment la llum. S'ha instal·lat un prisma DIC al condensador. Aquest prisma pot descompondre un feix de llum en dos feixs de llum (x i y) amb diferents direccions de polarització, i els dos feixs formen un petit angle. El condensador alinea els dos feixos de llum paral·lels a l'eix òptic del microscopi. Inicialment, els dos feixos de llum tenen la mateixa fase. Després de passar per les zones adjacents de la mostra, la diferència de camí òptic entre els dos feixos de llum es produeix a causa del diferent gruix i índex de refracció de la mostra. S'instal·la un prisma DIC II al pla focal posterior de la lent de l'objectiu, que combina les dues ones de llum en una sola. En aquest moment, encara existeixen els plans de polarització (x i y) dels dos feixos de llum. Finalment el feix passa pel primer dispositiu polaritzador, l'analitzador. Abans que el feix formi una imatge DIC a l'ocular, l'analitzador s'orienta en angle recte amb el polaritzador. L'analitzador combina dues ones de llum perpendiculars en dos feixos amb el mateix pla de polarització, fent-les interferir. La diferència de camí òptic entre les ones x i y determina quanta llum es transmet. Quan la diferència del camí òptic és 0, cap llum passa per l'analitzador; quan la diferència del camí òptic és igual a la meitat de la longitud d'ona, la llum que la travessa arriba al valor màxim. Així, al fons gris, l'estructura de l'exemplar mostra una diferència entre la llum i la foscor. Per aconseguir el millor contrast de la imatge, la diferència del camí òptic es pot canviar ajustant l'ajust longitudinal fi del prisma DIC II. La diferència del camí òptic pot canviar la brillantor de la imatge. L'ajust del DIC Prism II pot fer que l'estructura fina de l'exemplar mostri una imatge de projecció positiva o negativa, normalment un costat és brillant i l'altre costat és fosc, cosa que crea una sensació tridimensional artificial de l'exemplar.
