Αρχές απεικόνισης του Μεταλλογραφικού Μικροσκοπίου
1. Φωτεινό πεδίο, σκοτεινό πεδίο
Το Brightfield είναι η πιο βασική μέθοδος παρατήρησης για την παρατήρηση δειγμάτων στο μικροσκόπιο, η οποία παρουσιάζει ένα φωτεινό φόντο στο οπτικό πεδίο του μικροσκοπίου. Η βασική αρχή είναι ότι όταν η πηγή φωτός είναι κάθετη ή σχεδόν κάθετη και φωτίζει την επιφάνεια του δείγματος μέσω του αντικειμενικού φακού, ανακλάται πίσω στον αντικειμενικό φακό μέσω της επιφάνειας του δείγματος για να σχηματιστεί μια εικόνα.
Η διαφορά μεταξύ της μεθόδου φωτισμού σκοτεινού πεδίου και της μεθόδου φωτισμού φωτεινού πεδίου είναι ότι εμφανίζεται ένα σκούρο φόντο στην περιοχή πεδίου του μικροσκοπίου. Η μέθοδος φωτισμού φωτεινού πεδίου είναι κατακόρυφης ή κάθετης πρόσπτωσης, ενώ η μέθοδος φωτισμού σκοτεινού πεδίου γίνεται μέσω του περιβάλλοντα λοξού φωτισμού έξω από τον αντικειμενικό φακό. Το δείγμα θα διασκορπίσει ή θα αντανακλά το φως ακτινοβολίας και το φως που σκεδάζεται ή ανακλάται από το δείγμα εισέρχεται στον αντικειμενικό φακό για να απεικονίσει το δείγμα. Η παρατήρηση στο σκοτεινό πεδίο μπορεί να παρατηρήσει ξεκάθαρα άχρωμους, μικροσκοπικούς κρυστάλλους ή ανοιχτόχρωμες μικροσκοπικές ίνες που είναι δύσκολο να παρατηρηθούν σε φωτεινό πεδίο.
2. Πολωμένο φως, παρεμβολές
Το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα και το ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι ένα εγκάρσιο κύμα. Μόνο τα εγκάρσια κύματα έχουν πόλωση. Ορίζεται ως το φως του οποίου το ηλεκτρικό διάνυσμα δονείται με σταθερό τρόπο σε σχέση με την κατεύθυνση διάδοσης.
Το φαινόμενο της πόλωσης του φωτός μπορεί να ανιχνευθεί με τη βοήθεια πειραματικού εξοπλισμού. Πάρτε δύο πανομοιότυπους πολωτές Α και Β και περάστε το φυσικό φως μέσα από τον πρώτο πολωτή Α. Αυτή τη στιγμή, το φυσικό φως γίνεται επίσης πολωμένο φως, αλλά επειδή το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να το διακρίνει, χρειάζεται ένας δεύτερος πολωτής Β. Στερεώστε τον πολωτή Α και τοποθετήστε τον πολωτή Β στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο με τον Α. Περιστρέψτε τον πολωτή Β. Μπορείτε να διαπιστώσετε ότι η ένταση του εκπεμπόμενου φωτός αλλάζει περιοδικά καθώς περιστρέφεται το Β. Η ένταση του φωτός θα αυξάνεται σταδιακά από τη μέγιστη στη μέγιστη για κάθε περιστροφή 90 μοιρών. Εξασθενεί στο πιο σκοτεινό, και στη συνέχεια περιστρέφεται κατά 90 μοίρες και η ένταση του φωτός σταδιακά αυξάνεται από το πιο σκοτεινό στο πιο φωτεινό. Επομένως, ο πολωτής Α ονομάζεται πολωτής και ο πολωτής Β ονομάζεται αναλυτής.
Παρεμβολή είναι το φαινόμενο κατά το οποίο η ένταση του φωτός ενισχύεται ή εξασθενεί από την υπέρθεση δύο στηλών συνεκτικών κυμάτων (φως) στη ζώνη αλληλεπίδρασης. Η παρεμβολή φωτός χωρίζεται κυρίως σε παρεμβολή διπλής σχισμής και παρεμβολή λεπτής μεμβράνης. Η παρεμβολή διπλής σχισμής σημαίνει ότι το φως που εκπέμπεται από δύο ανεξάρτητες πηγές φωτός δεν είναι συνεκτικό φως. Η συσκευή παρεμβολής διπλής σχισμής κάνει μια δέσμη φωτός να περνά μέσα από τις διπλές σχισμές και να γίνεται δύο δέσμες συνεκτικού φωτός, οι οποίες επικοινωνούν στην οθόνη φωτός για να σχηματίσουν σταθερά κρόσσια παρεμβολής. Στο πείραμα παρεμβολής διπλής σχισμής, όταν η διαφορά απόστασης μεταξύ ενός συγκεκριμένου σημείου της φωτεινής οθόνης και των διπλών σχισμών είναι ένας ζυγός αριθμός μισών μηκών κύματος, θα εμφανιστούν φωτεινές λωρίδες σε αυτό το σημείο. όταν η διαφορά απόστασης μεταξύ ενός συγκεκριμένου σημείου της φωτεινής οθόνης και των διπλών σχισμών είναι ένας περιττός αριθμός μισών μηκών κύματος, οι σκούρες λωρίδες που εμφανίζονται σε αυτό το σημείο είναι η παρεμβολή διπλής σχισμής του Young. Η παρεμβολή λεπτής μεμβράνης είναι ένα φαινόμενο στο οποίο σχηματίζονται δύο δέσμες ανακλώμενου φωτός μετά την ανάκλαση μιας δέσμης φωτός από δύο επιφάνειες του φιλμ. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται παρεμβολή λεπτής μεμβράνης. Στην παρεμβολή λεπτής μεμβράνης, η διαφορά διαδρομής του ανακλώμενου φωτός από την μπροστινή και την πίσω επιφάνεια καθορίζεται από το πάχος της μεμβράνης, επομένως στην παρεμβολή λεπτής μεμβράνης πρέπει να εμφανίζεται το ίδιο φωτεινό περιθώριο (σκοτεινό περιθώριο) όπου το πάχος του φιλμ είναι ίσο. Δεδομένου ότι το μήκος κύματος των κυμάτων φωτός είναι εξαιρετικά μικρό, όταν παρεμβάλλονται λεπτές μεμβράνες, η διηλεκτρική μεμβράνη πρέπει να είναι αρκετά λεπτή ώστε να παρατηρεί τα κρόσσια παρεμβολής.
3. DIC αντίθεσης διαφορικής παρεμβολής
Το μεταλλογραφικό μικροσκόπιο DIC χρησιμοποιεί την αρχή του πολωμένου φωτός. Το μικροσκόπιο μετάδοσης DIC έχει κυρίως τέσσερα ειδικά οπτικά εξαρτήματα: πολωτή, πρίσμα DIC I, πρίσμα DIC II και αναλυτή. Ο πολωτής εγκαθίσταται ακριβώς μπροστά από το σύστημα συμπύκνωσης για γραμμική πόλωση του φωτός. Ένα πρίσμα DIC είναι εγκατεστημένο στον συμπυκνωτή. Αυτό το πρίσμα μπορεί να διασπάσει μια δέσμη φωτός σε δύο δέσμες φωτός (x και y) με διαφορετικές κατευθύνσεις πόλωσης και οι δύο δέσμες σχηματίζουν μια μικρή γωνία. Ο συμπυκνωτής ευθυγραμμίζει τις δύο δέσμες φωτός παράλληλα με τον οπτικό άξονα του μικροσκοπίου. Αρχικά, οι δύο δέσμες φωτός έχουν την ίδια φάση. Μετά τη διέλευση από τις παρακείμενες περιοχές του δείγματος, η διαφορά οπτικής διαδρομής μεταξύ των δύο δεσμών φωτός προκύπτει λόγω του διαφορετικού πάχους και του δείκτη διάθλασης του δείγματος. Ένα πρίσμα DIC II είναι εγκατεστημένο στο πίσω εστιακό επίπεδο του αντικειμενικού φακού, το οποίο συνδυάζει τα δύο κύματα φωτός σε ένα. Αυτή τη στιγμή, τα επίπεδα πόλωσης (x και y) των δύο ακτίνων φωτός εξακολουθούν να υπάρχουν. Τέλος η δέσμη διέρχεται από την πρώτη συσκευή πόλωσης, τον αναλυτή. Προτού η δέσμη σχηματίσει μια εικόνα DIC στο προσοφθάλμιο, ο αναλυτής είναι προσανατολισμένος σε ορθή γωνία προς τον πολωτή. Ο αναλυτής συνδυάζει δύο κάθετα κύματα φωτός σε δύο δέσμες με το ίδιο επίπεδο πόλωσης, προκαλώντας την παρεμβολή τους. Η διαφορά οπτικής διαδρομής μεταξύ των κυμάτων x και y καθορίζει πόσο φως μεταδίδεται. Όταν η διαφορά οπτικής διαδρομής είναι 0, δεν περνάει φως από τον αναλυτή. όταν η διαφορά της οπτικής διαδρομής είναι ίση με το μισό του μήκους κύματος, το φως που διέρχεται φτάνει τη μέγιστη τιμή. Έτσι, στο γκρι φόντο, η δομή του δείγματος δείχνει μια διαφορά στο φως και στο σκοτάδι. Προκειμένου να επιτευχθεί η καλύτερη αντίθεση της εικόνας, η διαφορά οπτικής διαδρομής μπορεί να αλλάξει ρυθμίζοντας τη διαμήκη λεπτή ρύθμιση του πρίσματος DIC II. Η διαφορά οπτικής διαδρομής μπορεί να αλλάξει τη φωτεινότητα της εικόνας. Η προσαρμογή του DIC Prism II μπορεί να κάνει τη λεπτή δομή του δείγματος να δείχνει θετική ή αρνητική εικόνα προβολής, συνήθως η μία πλευρά είναι φωτεινή και η άλλη είναι σκοτεινή, γεγονός που δημιουργεί μια τεχνητή τρισδιάστατη αίσθηση του δείγματος.
