Principi di imaging del microscopio metallografico
1. Campo chiaro, campo scuro
Il campo chiaro è il metodo di osservazione più basilare per osservare i campioni al microscopio, che presenta uno sfondo luminoso nel campo visivo del microscopio. Il principio di base è che quando la sorgente luminosa è verticale o quasi verticale e illumina la superficie del campione attraverso la lente dell'obiettivo, viene riflessa verso la lente dell'obiettivo attraverso la superficie del campione per formare un'immagine.
La differenza tra il metodo di illuminazione in campo scuro e il metodo di illuminazione in campo chiaro è che nell'area del campo del microscopio appare uno sfondo scuro. Il metodo di illuminazione in campo chiaro prevede l'incidenza verticale o perpendicolare, mentre il metodo di illuminazione in campo scuro avviene attraverso l'illuminazione obliqua circostante all'esterno della lente dell'obiettivo. Il campione disperderà o rifletterà la luce di irradiazione e la luce diffusa o riflessa dal campione entrerà nella lente dell'obiettivo per visualizzare l'immagine del campione. L'osservazione in campo scuro può osservare chiaramente minuscoli cristalli incolori o minuscole fibre di colore chiaro che sono difficili da osservare in campo chiaro.
2. Luce polarizzata, interferenza
La luce è un'onda elettromagnetica e l'onda elettromagnetica è un'onda trasversale. Solo le onde trasversali hanno polarizzazione. Si definisce come la luce il cui vettore elettrico vibra in modo fisso rispetto alla direzione di propagazione.
Il fenomeno della polarizzazione della luce può essere rilevato con l'ausilio di apparecchiature sperimentali. Prendi due polarizzatori identici A e B e fai passare la luce naturale attraverso il primo polarizzatore A. In questo momento, anche la luce naturale diventa luce polarizzata, ma poiché l'occhio umano non può distinguerla, è necessario un secondo polarizzatore B. Fissare il polarizzatore A e posizionare il polarizzatore B sullo stesso piano orizzontale di A. Ruotare il polarizzatore B. Puoi scoprire che l'intensità della luce trasmessa cambia periodicamente mentre B ruota. L'intensità della luce aumenterà gradualmente dal massimo al massimo per ogni rotazione di 90 gradi. Si indebolisce fino al livello più scuro, quindi ruota di 90 gradi e l'intensità della luce aumenta gradualmente dal più scuro al più luminoso. Pertanto, il polarizzatore A è chiamato polarizzatore e il polarizzatore B è chiamato analizzatore.
L'interferenza è il fenomeno in cui l'intensità luminosa viene rafforzata o indebolita dalla sovrapposizione di due colonne di onde coerenti (luce) nella zona di interazione. L'interferenza della luce si divide principalmente in interferenza a doppia fenditura e interferenza a film sottile. L'interferenza a doppia fenditura significa che la luce emessa da due sorgenti luminose indipendenti non è luce coerente. Il dispositivo di interferenza a doppia fenditura fa sì che un raggio di luce passi attraverso le doppie fenditure e diventi due fasci di luce coerente, che comunicano sullo schermo ottico per formare frange di interferenza stabili. Nell'esperimento di interferenza della doppia fenditura, quando la differenza di distanza tra un certo punto sullo schermo luminoso e le doppie fenditure è un numero pari di mezze lunghezze d'onda, in quel punto appariranno strisce luminose; quando la differenza di distanza tra un certo punto sullo schermo luminoso e le doppie fenditure è un numero dispari di mezze lunghezze d'onda, le strisce scure che appaiono in questo punto sono l'interferenza della doppia fenditura di Young. L'interferenza della pellicola sottile è un fenomeno in cui si formano due fasci di luce riflessa dopo che un raggio di luce è stato riflesso da due superfici della pellicola. Questo fenomeno è chiamato interferenza del film sottile. Nell'interferenza con pellicola sottile, la differenza del percorso della luce riflessa dalle superfici anteriore e posteriore è determinata dallo spessore della pellicola, quindi nell'interferenza con pellicola sottile dovrebbe apparire la stessa frangia luminosa (frangia scura) dove lo spessore della pellicola è uguale. Poiché la lunghezza d'onda delle onde luminose è estremamente corta, quando le pellicole sottili interferiscono, la pellicola dielettrica dovrebbe essere abbastanza sottile da poter osservare le frange di interferenza.
3. Contrasto interferenziale differenziale DIC
Il microscopio metallografico DIC utilizza il principio della luce polarizzata. Il microscopio DIC a trasmissione è dotato principalmente di quattro componenti ottici speciali: polarizzatore, prisma DIC I, prisma DIC II e analizzatore. Il polarizzatore è installato direttamente davanti al sistema di condensazione per polarizzare linearmente la luce. Nel condensatore è installato un prisma DIC. Questo prisma può scomporre un raggio di luce in due raggi di luce (xey) con direzioni di polarizzazione diverse e i due raggi formano un piccolo angolo. Il condensatore allinea i due fasci di luce parallelamente all'asse ottico del microscopio. Inizialmente i due fasci di luce hanno la stessa fase. Dopo aver attraversato le aree adiacenti del campione, la differenza del percorso ottico tra i due fasci di luce si verifica a causa del diverso spessore e indice di rifrazione del campione. Sul piano focale posteriore dell'obiettivo è installato un prisma DIC II che unisce le due onde luminose in una sola. In questo momento esistono ancora i piani di polarizzazione (xey) dei due fasci di luce. Infine il fascio passa attraverso il primo dispositivo polarizzatore, l'analizzatore. Prima che il raggio formi un'immagine DIC nell'oculare, l'analizzatore viene orientato ad angolo retto rispetto al polarizzatore. L'analizzatore combina due onde luminose perpendicolari in due raggi con lo stesso piano di polarizzazione, provocandone l'interferenza. La differenza del percorso ottico tra le onde xey determina la quantità di luce trasmessa. Quando la differenza del percorso ottico è 0, nessuna luce passa attraverso l'analizzatore; quando la differenza del cammino ottico è pari alla metà della lunghezza d'onda, la luce che lo attraversa raggiunge il valore massimo. Quindi, sullo sfondo grigio, la struttura del campione mostra una differenza tra chiaro e scuro. Per ottenere il miglior contrasto dell'immagine, la differenza del percorso ottico può essere modificata regolando la regolazione fine longitudinale del prisma DIC II. La differenza del percorso ottico può modificare la luminosità dell'immagine. La regolazione del DIC Prism II può far sì che la struttura fine del campione mostri un'immagine di proiezione positiva o negativa, solitamente un lato è luminoso e l'altro lato è scuro, il che crea un senso tridimensionale artificiale del campione.
