Metalografinio mikroskopo vaizdavimo principai
1. Šviesus laukas, tamsus laukas
Brightfield yra pats paprasčiausias stebėjimo metodas mėginiams stebėti mikroskopu, kai mikroskopo regėjimo lauke yra ryškus fonas. Pagrindinis principas yra tas, kad kai šviesos šaltinis yra vertikalus arba beveik vertikalus ir apšviečia mėginio paviršių per objektyvo lęšį, jis atsispindi atgal į objektyvo lęšį per mėginio paviršių, kad susidarytų vaizdas.
Skirtumas tarp tamsaus lauko apšvietimo metodo ir šviesaus lauko apšvietimo metodo yra tas, kad mikroskopo lauko srityje atsiranda tamsus fonas. Ryškaus lauko apšvietimo metodas yra vertikalus arba statmenas, o tamsaus lauko apšvietimo metodas yra per aplinkinį įstrižą apšvietimą už objektyvo lęšio. Mėginys išsklaidys arba atspindės švitinimo šviesą, o mėginio išsklaidyta arba atspindėta šviesa patenka į objektyvo lęšį, kad būtų atvaizduotas mėginys. Tamsaus lauko stebėjimas gali aiškiai matyti bespalvius, mažyčius kristalus arba šviesios spalvos smulkius pluoštus, kuriuos sunku pastebėti ryškiame lauke.
2. Poliarizuota šviesa, trukdžiai
Šviesa yra elektromagnetinė banga, o elektromagnetinė banga yra skersinė. Tik skersinės bangos turi poliarizaciją. Ji apibrėžiama kaip šviesa, kurios elektrinis vektorius vibruoja fiksuotai sklidimo krypties atžvilgiu.
Eksperimentinės įrangos pagalba galima aptikti šviesos poliarizacijos reiškinį. Paimkite du identiškus poliarizatorius A ir B ir praleiskite natūralią šviesą per pirmąjį poliarizatorių A. Šiuo metu natūrali šviesa taip pat tampa poliarizuota šviesa, bet kadangi žmogaus akis negali jos atskirti, reikalingas antras poliarizatorius B. Pataisykite poliarizatorių A ir padėkite poliarizatorių B toje pačioje horizontalioje plokštumoje kaip ir A. Pasukite poliarizatorių B. Galite pastebėti, kad besisukančiam B skleidžiamos šviesos intensyvumas periodiškai keičiasi. Šviesos intensyvumas palaipsniui didės nuo maksimalaus iki maksimalaus kiekvieno 90 laipsnių pasukimo metu. Jis susilpnėja iki tamsiausios, tada pasisuka 90 laipsnių, o šviesos intensyvumas palaipsniui didėja nuo tamsiausios iki ryškiausios. Todėl poliarizatorius A vadinamas poliarizatoriumi, o poliarizatorius B – analizatoriumi.
Interferencija – tai reiškinys, kai šviesos intensyvumas sustiprėja arba susilpnėja dėl dviejų koherentinių bangų (šviesos) stulpelių superpozicijos sąveikos zonoje. Šviesos trukdžiai daugiausia skirstomi į dvigubo plyšio trukdžius ir plonasluoksnius. Dvigubo plyšio trukdžiai reiškia, kad dviejų nepriklausomų šviesos šaltinių skleidžiama šviesa nėra koherentinė. Dvigubo plyšio trukdžių įtaisas leidžia vienam šviesos pluoštui pereiti per dvigubus plyšius ir tapti dviem nuoseklios šviesos pluoštais, kurie bendrauja šviesos ekrane ir sudaro stabilius trukdžių kraštus. Dvigubo plyšio trukdžių eksperimente, kai atstumo skirtumas tarp tam tikro šviesos ekrano taško ir dvigubų plyšių yra lyginis pusės bangos ilgių skaičius, tame taške atsiras ryškios juostelės; kai atstumo skirtumas tarp tam tikro taško šviesiame ekrane ir dvigubų plyšių yra nelyginis pusės bangos ilgių skaičius, šiame taške atsirandančios tamsios juostelės yra Youngo dvigubo plyšio trukdžiai. Plonosios plėvelės trukdžiai – tai reiškinys, kai šviesos pluoštą atspindi du plėvelės paviršiai susidaro du atspindėtos šviesos pluoštai. Šis reiškinys vadinamas plonasluoksniais trukdžiais. Plonosios plėvelės trukdžių atveju atsispindėjusios šviesos kelio skirtumą nuo priekinio ir galinio paviršių lemia plėvelės storis, todėl plonasluoksnių trukdžių atveju ten, kur plėvelės storis yra lygus, turėtų atsirasti toks pat ryškus pakraštys (tamsusis kraštelis). Kadangi šviesos bangų bangos ilgis yra labai trumpas, kai plonos plėvelės trukdo, dielektrinė plėvelė turi būti pakankamai plona, kad būtų galima stebėti trukdžių pakraščius.
3. Diferencialinių trukdžių kontrastas DIC
Metalografinis mikroskopas DIC naudoja poliarizuotos šviesos principą. Transmisijos DIC mikroskopas daugiausia turi keturis specialius optinius komponentus: poliarizatorių, DIC prizmę I, DIC prizmę II ir analizatorių. Poliarizatorius sumontuotas tiesiai prieš kondensacinę sistemą, kad šviesa būtų tiesiškai poliarizuota. Kondensatoriuje sumontuota DIC prizmė. Ši prizmė gali išskaidyti šviesos spindulį į du šviesos pluoštus (x ir y) su skirtingomis poliarizacijos kryptimis, o du pluoštai sudaro nedidelį kampą. Kondensatorius sulygiuoja du šviesos pluoštus lygiagrečiai mikroskopo optinei ašiai. Iš pradžių du šviesos pluoštai turi tą pačią fazę. Praplaukus pro gretimas bandinio sritis, optinio kelio skirtumas tarp dviejų šviesos pluoštų atsiranda dėl skirtingo bandinio storio ir lūžio rodiklio. Galinėje objektyvo židinio plokštumoje sumontuota DIC prizmė II, kuri sujungia dvi šviesos bangas į vieną. Šiuo metu dviejų šviesos pluoštų poliarizacijos plokštumos (x ir y) vis dar egzistuoja. Galiausiai spindulys praeina per pirmąjį poliarizuojantį įrenginį, analizatorių. Prieš pluoštui suformuojant DIC vaizdą okuliare, analizatorius nukreipiamas stačiu kampu į poliarizatorių. Analizatorius sujungia dvi statmenas šviesos bangas į du pluoštus su ta pačia poliarizacijos plokštuma, todėl jos trukdo. Optinio kelio skirtumas tarp x ir y bangų lemia, kiek šviesos perduodama. Kai optinio kelio skirtumas yra 0, pro analizatorių nepraeina jokia šviesa; kai optinio kelio skirtumas lygus pusei bangos ilgio, šviesa, kuri praeina, pasiekia didžiausią reikšmę. Taigi pilkame fone pavyzdžio struktūra rodo šviesos ir tamsos skirtumą. Norint pasiekti geriausią vaizdo kontrastą, optinio kelio skirtumą galima keisti reguliuojant DIC prizmės II išilginį tikslų reguliavimą. Optinio kelio skirtumas gali pakeisti vaizdo ryškumą. Reguliuojant DIC Prism II, smulkioje bandinio struktūroje gali būti rodomas teigiamas arba neigiamas projekcijos vaizdas, paprastai viena pusė yra šviesi, o kita – tamsi, o tai sukuria dirbtinį trimatį mėginio pojūtį.
