Bildeprinsipper for det metallografiske mikroskopet
1. Lyst felt, mørkt felt
Brightfield er den mest grunnleggende observasjonsmetoden for å observere prøver under et mikroskop, som presenterer en lys bakgrunn i synsfeltet til mikroskopet. Grunnprinsippet er at når lyskilden er vertikal eller nesten vertikal og lyser opp prøveoverflaten gjennom objektivlinsen, reflekteres den tilbake til objektivlinsen gjennom prøveoverflaten for å danne et bilde.
Forskjellen mellom belysningsmetoden for mørkt felt og belysningsmetoden for lyse felt er at en mørk bakgrunn vises i mikroskopfeltområdet. Den lyse feltbelysningsmetoden er vertikal eller vinkelrett innfall, mens belysningsmetoden med mørkt felt er gjennom omgivende skrå belysning utenfor objektivlinsen. Prøven vil spre eller reflektere bestrålingslyset, og lyset som spres eller reflekteres av prøven kommer inn i objektivlinsen for å avbilde prøven. Mørkefeltobservasjon kan tydelig observere fargeløse, bittesmå krystaller eller lyse små fibre som er vanskelige å observere i lyst felt.
2. Polarisert lys, interferens
Lys er en elektromagnetisk bølge, og elektromagnetisk bølge er en tverrbølge. Bare tverrgående bølger har polarisering. Det er definert som lys hvis elektriske vektor vibrerer på en fast måte i forhold til forplantningsretningen.
Polarisasjonsfenomenet lys kan oppdages ved hjelp av eksperimentelt utstyr. Ta to identiske polarisatorer A og B, og før det naturlige lyset gjennom den første polarisatoren A. På dette tidspunktet blir det naturlige lyset også polarisert lys, men fordi det menneskelige øyet ikke kan skille det, trengs en andre polarisator B. Fest polarisator A og plasser polarisator B på samme horisontale plan som A. Roter polarisator B. Du kan finne at intensiteten til det transmitterte lyset endres periodisk når B roterer. Lysintensiteten vil gradvis øke fra maksimum til maksimum for hver 90 graders rotasjon. Det svekkes til det mørkeste, og roterer deretter 90 grader og lysintensiteten øker gradvis fra det mørkeste til det lyseste. Derfor kalles polarisator A en polarisator, og polarisator B kalles en analysator.
Interferens er fenomenet der lysintensiteten forsterkes eller svekkes ved overlagring av to søyler med koherente bølger (lys) i interaksjonssonen. Lysinterferens er hovedsakelig delt inn i dobbelspalteinterferens og tynnfilminterferens. Dobbeltspalteinterferens betyr at lyset som sendes ut av to uavhengige lyskilder ikke er sammenhengende lys. Interferensanordningen med dobbel spalte gjør at én lysstråle passerer gjennom de doble spaltene og blir til to stråler med sammenhengende lys, som kommuniserer på lysskjermen for å danne stabile interferenskanter. I dobbeltspalteinterferenseksperimentet, når avstandsforskjellen mellom et bestemt punkt på lysskjermen og de doble spaltene er et jevnt antall halve bølgelengder, vil det vises lyse striper på det punktet; når avstandsforskjellen mellom et bestemt punkt på lysskjermen og de doble spaltene er et odde antall halve bølgelengder, er de mørke stripene som vises på dette punktet Youngs dobbelspalteinterferens. Tynnfilminterferens er et fenomen der to stråler med reflektert lys dannes etter at en lysstråle reflekteres av to overflater av filmen. Dette fenomenet kalles tynnfilminterferens. Ved tynnfilmsinterferens bestemmes baneforskjellen til reflektert lys fra front- og bakoverflaten av tykkelsen på filmen, så i tynnfilminterferens bør den samme lyse kanten (mørk kant) vises der tykkelsen på filmen er lik. Siden bølgelengden til lysbølger er ekstremt kort, når tynne filmer forstyrrer, bør den dielektriske filmen være tynn nok til å observere interferenskanter.
3. Differensiell interferens kontrast DIC
Det metallografiske mikroskopet DIC bruker prinsippet om polarisert lys. Transmisjons-DIC-mikroskopet har hovedsakelig fire spesielle optiske komponenter: polarisator, DIC-prisme I, DIC-prisme II og analysator. Polarisatoren er installert rett foran kondenseringssystemet for å lineært polarisere lyset. Et DIC-prisme er installert i kondensatoren. Dette prismet kan dekomponere en lysstråle til to lysstråler (x og y) med forskjellige polarisasjonsretninger, og de to strålene danner en liten vinkel. Kondensatoren justerer de to lysstrålene parallelt med den optiske aksen til mikroskopet. I utgangspunktet har de to lysstrålene samme fase. Etter å ha passert gjennom de tilstøtende områdene av prøven, oppstår den optiske baneforskjellen mellom de to lysstrålene på grunn av den forskjellige tykkelsen og brytningsindeksen til prøven. Et DIC-prisme II er installert i det bakre brennplanet på objektivlinsen, som kombinerer de to lysbølgene til én. På dette tidspunktet eksisterer fortsatt polarisasjonsplanene (x og y) til de to lysstrålene. Til slutt passerer strålen gjennom den første polariserende enheten, analysatoren. Før strålen danner et DIC-bilde i okularet, er analysatoren orientert i rette vinkler på polarisatoren. Analysatoren kombinerer to vinkelrette lysbølger til to stråler med samme polarisasjonsplan, noe som får dem til å forstyrre. Den optiske veiforskjellen mellom x- og y-bølger bestemmer hvor mye lys som overføres. Når den optiske baneforskjellen er 0, passerer det ikke noe lys gjennom analysatoren. når den optiske veiforskjellen er lik halve bølgelengden, når lyset som passerer gjennom maksimalverdien. Så på den grå bakgrunnen viser prøvestrukturen en forskjell i lys og mørk. For å oppnå best kontrast i bildet kan den optiske baneforskjellen endres ved å justere den langsgående finjusteringen av DIC-prisme II. Den optiske baneforskjellen kan endre lysstyrken til bildet. Justering av DIC Prism II kan få den fine strukturen til prøven til å vise et positivt eller negativt projeksjonsbilde, vanligvis er den ene siden lys og den andre siden mørk, noe som skaper en kunstig tredimensjonal følelse av prøven.
