Metallografisen mikroskoopin kuvantamisperiaatteet
1. Kirkas kenttä, tumma kenttä
Brightfield on perushavainnointimenetelmä näytteiden havainnointiin mikroskoopin alla, jolloin mikroskoopin näkökentässä on kirkas tausta. Perusperiaate on, että kun valonlähde on pysty- tai lähes pystysuora ja valaisee näytepinnan objektiivin läpi, se heijastuu takaisin objektiiviin näytepinnan läpi kuvan muodostamiseksi.
Tumman kentän valaistusmenetelmän ja kirkkaan kentän valaistusmenetelmän ero on se, että mikroskoopin kenttäalueelle tulee tumma tausta. Kirkkaan kentän valaistusmenetelmä on pystysuora tai kohtisuora valotus, kun taas tumman kentän valaistusmenetelmä on ympäröivän vinon valaistuksen avulla objektiivin linssin ulkopuolella. Näyte siroaa tai heijastaa säteilyvaloa, ja näytteen siroama tai heijastama valo menee objektiiviin kuvaamaan näytettä. Pimeän kentän havainnointi voi selvästi havaita värittömiä, pieniä kiteitä tai vaaleita pieniä kuituja, joita on vaikea havaita kirkkaassa kentässä.
2. Polarisoitunut valo, häiriöt
Valo on sähkömagneettinen aalto ja sähkömagneettinen aalto on poikittaisaalto. Vain poikittaisilla aalloilla on polarisaatio. Se määritellään valoksi, jonka sähkövektori värähtelee kiinteästi suhteessa etenemissuuntaan.
Valon polarisaatioilmiö voidaan havaita kokeellisten laitteiden avulla. Otetaan kaksi identtistä polarisaattoria A ja B ja johdetaan luonnonvalo ensimmäisen polarisaattorin A läpi. Tällä hetkellä luonnonvalo muuttuu myös polarisoituneeksi valoksi, mutta koska ihmissilmä ei pysty erottamaan sitä, tarvitaan toinen polarisaattori B. Kiinnitä polarisaattori A ja aseta polarisaattori B samalle vaakatasolle kuin A. Pyöritä polarisaattoria B. Voit huomata, että lähetetyn valon intensiteetti muuttuu ajoittain B:n pyöriessä. Valon voimakkuus kasvaa vähitellen maksimista maksimiin jokaista 90 asteen kiertoa kohden. Se heikkenee pimeimpään ja kääntyy sitten 90 astetta ja valon voimakkuus kasvaa vähitellen pimeimmästä kirkkaimpaan. Siksi polarisaattoria A kutsutaan polarisaattoriksi ja polarisaattoria B analysaattoriksi.
Häiriö on ilmiö, jossa valon intensiteetti vahvistuu tai heikkenee kahden koherentin aallon (valon) pylvään superpositiolla vuorovaikutusvyöhykkeellä. Valon häiriöt jaetaan pääasiassa kaksoisrakohäiriöihin ja ohutkalvohäiriöihin. Kaksoisraon häiriö tarkoittaa, että kahden itsenäisen valonlähteen lähettämä valo ei ole koherenttia valoa. Kaksoisrakoinen interferenssilaite saa yhden valonsäteen kulkemaan kaksoisrakojen läpi ja muodostamaan kaksi koherenttia valonsädettä, jotka kommunikoivat valonäytöllä muodostaen vakaat interferenssin reunat. Kun kaksoisraon interferenssikokeessa etäisyys ero valonäytön tietyn pisteen ja kaksoisrakojen välillä on parillinen määrä puoliaallonpituuksia, kirkkaita raitoja ilmestyy kyseiseen kohtaan; kun valonäytön tietyn pisteen ja kaksoisrakojen välinen etäisyysero on pariton määrä puoliaallonpituuksia , tässä kohdassa näkyvät tummat raidat ovat Youngin kaksoisrakojen interferenssiä. Ohutkalvointerferenssi on ilmiö, jossa kaksi heijastuneen valonsädettä muodostuu sen jälkeen, kun valonsäde on heijastunut kalvon kahdelta pinnalta. Tätä ilmiötä kutsutaan ohutkalvohäiriöksi. Ohutkalvointerferenssissä etu- ja takapinnalta heijastuneen valon reittieron määrää kalvon paksuus, joten ohutkalvointerferenssissä saman kirkkaan reunan (tumma reuna) pitäisi näkyä siellä, missä kalvon paksuus on yhtä suuri. Koska valoaaltojen aallonpituus on äärimmäisen lyhyt, ohuiden kalvojen häiritseessä dielektrisen kalvon tulee olla riittävän ohut havaitsemaan interferenssihaut.
3. Differentiaalinen häiriökontrasti DIC
Metallografinen mikroskooppi DIC käyttää polarisoidun valon periaatetta. Transmissio-DIC-mikroskoopissa on pääasiassa neljä erityistä optista komponenttia: polarisaattori, DIC-prisma I, DIC-prisma II ja analysaattori. Polarisaattori asennetaan suoraan lauhdutusjärjestelmän eteen polarisoimaan valoa lineaarisesti. Kondensaattoriin on asennettu DIC-prisma. Tämä prisma voi hajottaa valonsäteen kahdeksi valonsäteeksi (x ja y), joilla on eri polarisaatiosuunnat, ja nämä kaksi sädettä muodostavat pienen kulman. Lauhdutin kohdistaa kaksi valonsädettä yhdensuuntaisesti mikroskoopin optisen akselin kanssa. Aluksi kahdella valonsäteellä on sama vaihe. Näytteen vierekkäisten alueiden läpi kulkemisen jälkeen kahden valonsäteen välinen optinen reittiero ilmenee näytteen erilaisesta paksuudesta ja taitekertoimesta johtuen. Objektiivin takapolttotasoon on asennettu DIC-prisma II, joka yhdistää kaksi valoaaltoa yhdeksi. Tällä hetkellä kahden valonsäteen polarisaatiotasot (x ja y) ovat edelleen olemassa. Lopuksi säde kulkee ensimmäisen polarisoivan laitteen, analysaattorin, läpi. Ennen kuin säde muodostaa DIC-kuvan okulaariin, analysaattori on suunnattu suorassa kulmassa polarisaattoriin nähden. Analysaattori yhdistää kaksi kohtisuoraa valoaaltoa kahdeksi säteeksi, joilla on sama polarisaatiotaso, mikä saa ne häiritsemään. Optisen polun ero x- ja y-aaltojen välillä määrittää, kuinka paljon valoa lähetetään. Kun optisen polun ero on 0, valoa ei kulje analysaattorin läpi. kun optisen polun ero on puolet aallonpituudesta, läpäisevä valo saavuttaa maksimiarvon. Joten harmaalla taustalla näyterakenne näyttää eron valossa ja pimeässä. Kuvan parhaan kontrastin saavuttamiseksi optista polkueroa voidaan muuttaa säätämällä DIC-prisman II pitkittäistä hienosäätöä. Optisen polun ero voi muuttaa kuvan kirkkautta. Säätämällä DIC Prism II voidaan näytteen hienosta rakenteesta näyttää positiivinen tai negatiivinen projektiokuva, yleensä toinen puoli on kirkas ja toinen puoli tumma, mikä luo keinotekoisen kolmiulotteisen tunteen näytteestä.
