偏光观察的必要部件包括起偏器(偏光镜)和检偏器(分析仪)。 在透射偏光显微镜中,起偏器安装在场镜和聚光镜之间,检偏器安装在物镜和成像镜头之间。
偏振观察要求通过起偏器的线偏振光保持良好的振动平面并到达检偏器。 因此,为了避免中间聚光镜和物镜对偏振产生负面影响,必须使用无应力偏振专用物镜。
偏光显微镜的其他特殊部件描述如下:
1.旋转台:可将样品360度旋转。
2、可调中心转换器:调节物镜光轴。
3.补偿器:用于延迟测量。
4、光电探测器:用于寻找样品减法的对角线位置。
5、伯特兰镜:用于锥光检测(稍后介绍)。
另外,偏光显微镜的镜体和镜筒在连接处有定位销,使偏光元件、光电探测器、补偿器等保持一定的方位。
・偏光显微镜的构成要素
起偏器、检偏器
透射偏光显微镜通常将起偏器放置在聚光镜和场镜之间,将检偏器放置在物镜上。
与微分干涉用的起偏器和检偏器强调亮度相比,偏光显微镜用的起偏器和检偏器更注重性能。 因此,采用更高消光比(:EF值)的偏光片来进一步提高性能。 改进了正交偏振的消光性能。
分析仪可以360°无限旋转,还可以读取角度,精度为0.1°。
该型号的偏光镜可以旋转360°,而其他型号一般固定为0°。偏光显微镜起偏器,使用一个简单的偏光镜,插在聚光镜的下部。 与显微镜相比,偏光镜的振动方向设置为左右振动,检偏器的振动方向设置为前后振动。 (参见图55)
物镜
为了不损失偏振性能,透镜的设计和制造旨在最大限度地减少应力。 “镜头上有一个“P”标记。
另外,带有“DIC”标记的微分干涉物镜虽然不是偏振专用透镜,但由于应力低,也可用于偏振观察。
冷凝器
偏光显微镜中使用的聚光镜是小应变的消色差聚光镜。 普通消色差聚光镜的数值孔径三角形指针为白色,而偏光聚光镜的数值孔径指针为黄色,通过颜色与普通产品区别。
旋转台
为了改变样品的位置,使用了可以旋转360°的圆形旋转台。 旋转台还配备定位装置,从任何角度每隔45°点击一下,这样就可以从手感上判断消光位置和对角线位置。
其他型号没有点击定位装置,使用自定心的G2转台。
如果用来观察双折射,模型之间没有太大区别; 但是,如果您购买偏光显微镜来测量延迟,建议购买带有点击定位的旋转台,可以通过感觉确定消光位置和对角线位置。 偏光显微镜设置 ()。
定心转换器
转换器可以补偿每个物镜的偏心,并用于将样品旋转中心与视场中心对齐。 笔记)
即使样品在转盘上旋转,所有物镜的观察对象也可以调整到视场的中心。
并系上该设备。 机床上没有定心转换器,通过G转台进行定心。
上部转换器和转台均设有定心机构,请使用转换器进行定心。
另外,对中转换器具有用于插入Berek补偿器(稍后描述)的“DIN槽”。
注)定心转换器配有两个专用定心螺钉。 请广大用户妥善保管。
用于偏光的中间镜筒
镜筒配备有以下部件:
1. 分析仪:内置旋转分析仪,插入插槽,最小读数为0.1°。 通过插拔分析仪可切换偏光观察⇔明场观察。
2. 光电探测器插槽:插入光电探测器和 补偿器(稍后介绍)。
3、伯特兰镜:能通过目镜观察物镜光瞳面的透镜。 它可以插入光路和从光路中取出,并且可以居中和聚焦。 观察物镜光瞳面上的暗十字,调整正交尼科耳镜(检偏镜和偏光镜),观察锥光干涉图案。
当检偏器调整到0°时,必须精确地使其与起偏器成90°,因此提供了用于调整的定位销。 其配置为使得当安装在偏光显微镜主体上时可以更精确地角度。
注)组装显微镜时,顺时针旋转定位销并推入的组装方法精度最高。
偏光镜筒
此管的设计是为了在调节瞳距时使目镜中的十字线(也称分度线)的角度补偿更加准确。
目镜()
该目镜内置分划板刻度,与偏光镜筒配合使用,调节分划板,准确对准起偏器和检偏器的方向。 在调整定心转换器时,该目镜是必不可少的,它允许目标晶体在十字交叉点(视场中心)处旋转。
光电探测器
使用配备有λ板(锐色板、1波长板:R=530nm)和1/4波长板(R=136.5°)的载玻片来确认加法和减法。
所谓的“光检测板”与下页的“(3)石英楔形光检测板”是有区别的。
哪种检测器板更容易确认减法取决于延迟的大小,因此请同时尝试 板和 1/4 波片,并选择更容易确认的。
如果插入光电探测器并推断样品为加性,请将旋转台旋转90°并再次插入光电探测器以确认样品是否为减性。
补偿器
用于测量样本延迟。 尼康有以下类型的补偿器。 (如何使用这里不做说明,请参考使用说明书。)
(1)森纳蒙补偿器:
延迟测量范围0~1λ(546nm)。
高灵敏度补偿器,插入中间镜筒的光电探测器槽中。
546nm 绿色干涉滤光片(IF546/12 滤光片)和石英楔形检测器的组合可以测量超过 1λ 的延迟。
(2)贝莱克补偿器:
延迟测量范围为0~1,800nm。
将其插入定心转换器的补偿器槽“DIN槽”中(不能使用)。 X'和Z'的方向与光电探测器和其他补偿器的方向相反。
说明书中包含每个补偿器特有的转换表,并通过序列号进行管理。 附有换算表的使用说明书切勿丢失,并应与补偿器一起妥善管理。
(3) 石英楔形光电探测器板:
延迟测量范围 1 ~ 6λ (3,276nm)。 与上一页介绍的“光电检测板”不同,它是用作粗略测量λ到辅助λ单位的补偿器。
(4) 延迟标准板
1λ=546nm,延迟分别调整为1、2、3、5、10、20、30λ7种板件。
将标准板平行或垂直组合插入R中间镜筒中,利用加减原理调节延迟。
即使是几个 10nm 量级的大延迟最终也可以使用 Berek 补偿器或 补偿器进行测量。
IF546/12滤波器
用于延迟测量的滤光片的中心波长为546nm(e线),即偏光显微镜的参考波长(1λ)。 (图65)半振幅为12nm,比普通绿色干涉滤光片更接近单一波长,可以获得清晰的明暗干涉图像。
它是精确延迟测量不可或缺的滤波器。
(示例:参见图48“石英楔形光电探测器板上出现的干涉条纹和干涉色”)
[参考]使用IF546/12的理由
用单一波长照射晶体会产生明暗干涉条纹,而不是干涉色。 (参考“3-6-15. 干涉色”)
与用白光照射获得0级干涉色,然后利用最暗部分测量延迟的方法相比,通过单色干涉条纹的最暗部分进行测量更为准确。 这就是使用单一波长的原因。
补偿器和光电探测器板显示λ值,但全部显示为λ=546nm。 也就是说,它是根据汞灯的e线(546nm)设计的。 偏光显微镜的透射光源通常使用卤素灯,因此前页介绍的IF546/12滤光片可以创建与电子线相当的照明环境。
尼康和奥林巴斯都使用 546nm 作为 值。
有些用户可能会使用D线(589.6和589.0nm)作为基准。 本例中,光源采用发射D线的钠灯,光电探测器和补偿器也采用D线专用的产品。
・偏光图像的观察(正像显微镜)
什么是正置显微镜
观察双折射样品的最标准的观察方法。
将偏光镜和检偏镜设置为正交尼科耳,将聚光镜的上透镜推开,然后将视场光阑缩小到不影响观察的水平,然后用几乎平行的光照射样品的光轴。
即使转动旋转台,也只能在黑暗状态下看到没有双折射的各向同性部分。
双折射部分以与延迟相当的干涉色显示图像。
一边转动转盘一边观察,并调节观察部分的亮度,使其易于观察。
具体观察步骤和延迟测量方法不是本教材讲解的主题。 我们将寻找其他机会再次解释它。
偏光显微镜、补偿器、Berek补偿器的使用方法请参阅各装置的使用说明书。
・锥光检查
关于锥光镜的介绍很少,所以我们在这里稍微详细地解释一下。
什么是锥光检查?
在偏光显微镜的正交尼科耳观察中,将大数值孔径的光照射到样品上,并且还使用大数值孔径的物镜来收集光。 然后,通过物镜的光瞳面可以看到各个方向穿过样品的光。 光信息。
这种不直接观察样品本身,而是观察物镜光瞳面(后焦点面)的方法称为锥光检查。
锥光显微镜常用于识别单轴晶体和双轴晶体,确认切割面取向和轴向方向,识别正反晶体等。
如何观察锥光干涉图案
观察物镜光瞳面最简单的方法是取下目镜,直接观察镜筒套筒内部。 该方法最适合观察高对比度的锥光干涉图案。 但由于图像太小,看不清楚,所以一般采用在光路中添加伯特兰透镜,通过目镜观察瞳孔放大图像的方法。
伯特兰透镜内置于偏光中间镜筒中,通过在光路中插拔即可切换到正像。
另外,光瞳面的聚焦不是通过使用调焦旋钮来升降旋转载物台来进行的,而是通过使用附在伯特兰透镜上的旋钮来进行。 (图66)
由于锥光干涉图样相对于目镜视场是偏心的,请操作偏光中间管背面的两个螺丝将其移至中心。 (图67)
此外,伯特兰镜头是将光瞳图像投影到数码相机中的唯一方法。
锥光检查步骤
1. 使用视场光阑限制要观察的部分。
2. 完全打开补偿器的孔径光阑,然后将上透镜推入光路。
3. 切换到 40 倍物镜。
4. 将伯特兰透镜推入光路并将其聚焦在光瞳平面上。 (图66)
5. 由于锥光干涉图样的偏心,调整伯特兰透镜的中心。 (图67)
・锥光检查的用途
(1)单轴晶体和双轴晶体的区分
锥光检查最典型的用途是区分单轴晶体和双轴晶体。
如图69所示,当单轴晶体以垂直于光轴的平面切割晶体时,可以观察到图70和图71所示的锥光干涉图案。 图70显示了一个薄片晶体,在暗十字周围可见一阶干涉条纹。 如果是光学厚切面,除了暗十字外,周围还可以看到高级同心干涉条纹。 除了单纯的厚度以外,还存在折射率差较大、延迟达到几个波长的情况。 在这些情况下,将显示如图 71 所示的同心干涉条纹。
无论哪种情况,相同点是在中心显示被称为同色线()或暗十字的暗十字形干涉图像。 十字的方向与起偏器和检偏器的方向一致。 中心表示光轴的倾斜度。
同心条纹朝外有更高的级数,如1λ、2λ……等。 即使旋转台旋转,锥光干涉图案也不会改变。
图69所示的片是从垂直于光轴的平面切割的晶体片。 传输的线偏振光平行于光轴,因此不会发生延迟。 即使样品旋转,也无法获得消光点,亮度始终保持恒定。 当图像正立时,它看起来像各向同性物质,但如果是锥光干涉图案,它会呈现出如上图所示的深色十字图案,从而将其与各向同性物质区分开来。
双轴晶体的干涉图样如图 72 所示,有两个中心。
(2)轴倾角的观察
在锥光检查下,还可以观察到光轴相对于切片切割表面的倾斜度。
如图73所示,当片材的切割面相对于光轴倾斜时,暗十字和同心干涉条纹的中心将偏心。 旋转旋转台,锥光干涉图案将如下图 74 所示移动。 当光轴倾角较小时,如下图74上图所示,暗十字的中心将保留在瞳孔内; 倾斜度大时,会移出瞳孔(下图74下图)。
此外偏光显微镜起偏器,即使旋转工作台旋转,暗十字的方向也不会改变。
(与偏振器和检偏器的方向相同。)
如图75所示,当片材平行于光轴时,折射率为主折射率,计算为nε-nω时延迟最大。
在这种情况下,有明确的对角位置和消光位置。 在正像显微镜中,在对角线位置可以观察到干涉色和干涉条纹,但在锥光显微镜中,它们不会出现在起偏器和检偏器的方向上。 暗十字和同心干涉条纹。
相反,如果将旋转台旋转至与消光位置对齐,则锥光检查时将出现图 76 所示的干涉图像。
这种情况下的暗十字与垂直于光轴时的暗十字的不同之处在于中心部分较厚。 (与调整十字尼科尔时看到的暗十字相同)
当转台稍微左右旋转时,如图76(a)和图76(c)所示,暗十字将在旋转方向上朝光轴方向分割成双曲线形状并从视野中消失。看法。
如上所述,当转盘在消光位置附近轻微旋转时,暗十字就会消失或出现在视野中。 该干涉图像称为闪烁图像()。
下图是延迟为484nm的薄晶体片的锥光干涉图样。 随着延迟的增加,整体被白色覆盖,对比度变弱,并逐渐消失。
照片(b):光轴与偏光镜对齐时的暗十字
(a):转盘从(b)位置逆时针轻微旋转时的干涉图像
(c):转盘从位置(b)顺时针轻微旋转时的干涉图像
注:由于该晶体为正晶体,因此异常光在包含光轴的平面内振动的振动方向为 Z'。
当转盘旋转时,光轴也旋转,暗十字在旋转方向移动的同时分成双曲线。
通过移动暗十字→双曲线,可以了解光轴的方向。
这样,通过锥光检查就可以检测出光轴的方向和倾斜度。
(3) 正负单轴晶体的判别
当单轴晶体的切割面的角度垂直或接近垂直于光轴时,锥光检查还可用于确定晶体是正晶体还是负晶体。
将样品切片放在旋转台上,并将光电探测器板(1/4λ 板)推入光路。 锥光干涉图案的中心将发生变化,如图 77 (A) 和图 77 (B) 所示。
当暗十字如图77(A)所示变化时,晶体变为正单轴晶体,而当暗十字如图77(B)所示变化时,晶体变为负单轴晶体。
振动方向在包含光轴的平面内的光为非常光,振动方向垂直于包含光轴的平面的光为寻常光。
从图78左图所示的光轴方向观察单轴晶体时,各光的振动方向如右图所示(异常光用蓝色表示,普通光用黑色表示) 。 异常光从光轴径向振动,而普通光绕光轴振动。