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實(shí)驗(yàn)室儀器儀表技術(shù)：偏光顯微鏡的構(gòu)造

[2011/12/21]

　　作偏光觀察時(shí)，一般使用專用的偏光顯微鏡，也可以在萬能顯微鏡上裝配用于偏光觀察的專用附件。與普通顯微鏡相比，偏光顯微鏡有以下幾個(gè)專用附件;

　　1.旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)

　　在偏光顯微鏡個(gè)必須使用可以調(diào)中、并且邊緣刻有角度的放轉(zhuǎn)載物臺(tái)(圖6.7)。為了進(jìn)行晶體方位角的測(cè)定和品體的鑒定，往往有必要認(rèn)告?zhèn)方向觀察被檢物體，為此現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一種萬能旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)(圖11.3)。它可以使標(biāo)本在二維力向任意轉(zhuǎn)動(dòng)，使用非常方便。

　　由于偏光顯微鏡多用于用落射光照明觀察不向厚度的巖石或金屬物體，因此載物臺(tái)的升降較為方便，而且粗調(diào)有較大的運(yùn)動(dòng)范圍。

　　2.起偏振器和檢偏振器

　　起偏扳器又稱為偏光器，它的作用是產(chǎn)生線性偏振光照明，一般安裝在集光器下。但這種形式的起偏振器不能充分利用集光器孔徑，因此現(xiàn)在一殷采用把尼科耳棱鏡和策光器合在一起的伯光集光器。當(dāng)利用落射光照明時(shí)，把起侗振器插入光源與落射光照明器之間。

　　檢偏振器又稱為校光器，它一般被固定在顯微鏡筒內(nèi)或在目鏡筒上端。在現(xiàn)代顯微鏡內(nèi)往往安裝在鏡臺(tái)與雙目鏡筒之間，它能夠旋轉(zhuǎn)，并具有表示旋轉(zhuǎn)角度的刻度。

　　在用于定性的最簡(jiǎn)單偏光顯微鎮(zhèn)中，往柞只有一個(gè)起偏振器，而檢偏振器大多數(shù)被鏡簡(jiǎn)中的一個(gè)槽溝所代替。在專門設(shè)計(jì)的偏光顯微鏡中，起偏拔器往往裝在一個(gè)有刻度的框架上并能夠讀出旋轉(zhuǎn)角度。

　　起偏振器和檢偏振器在1950年以前都是使用昂貴的尼科耳棱鏡或Thompson棱鏡;而現(xiàn)在一般使用刀形起偏振器產(chǎn)生平面偏振光。這種效果是建立在能夠吸收O--光線并透址E--光線的二色性物質(zhì)的基礎(chǔ)上的，這種二色性現(xiàn)象從屬于一定的波長(zhǎng)。刀形起偏拉器可以同尼科耳棱鏡相比美，在較先進(jìn)類型的偏光顯微鏡中它特別適用于定量工作。當(dāng)然，偏扳光棱鏡仍然經(jīng)常使用。

　　在偏光顯微鏡中如果起偏振器處于固定位置而檢偏振器可以旋轉(zhuǎn)(或兩者相反)，且當(dāng)起偏振器和檢偏振器的主平面平行時(shí)，在鏡筒上觀察視場(chǎng)變得非常明亮(亮度處于最大值);如果旋轉(zhuǎn)檢偏振器使兩者之間的角度增大到90°，視場(chǎng)就完全變暗，也就是說在起偏振器和檢偏振器十字交叉的情況下(即所謂“十字棱鏡”)，沒宵光線通過。如果把一個(gè)雙折射物體引入光路中的十字棱鏡之間，實(shí)際上在集光器和物鏡之間，則在這個(gè)物體的位置上可以通過變化的光量。對(duì)于任何各向異性的物質(zhì)來說，當(dāng)標(biāo)本在物臺(tái)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，物體像的亮度格從最大值到零有4次變化。當(dāng)然這種物體不能從與光抽平行的方向觀察，因?yàn)樵谶@種情況下它將變成一個(gè)各向同性的物質(zhì)。

　　因此，當(dāng)方位角(即離開偏振器光線的振動(dòng)平面和兩個(gè)在物體中的特定方向之間的角度)是45°時(shí)，在保上就可以顯示最大的殼度;當(dāng)方位角為0°時(shí)就會(huì)出現(xiàn)完全的黑暗。所以，當(dāng)把具有各向異性物質(zhì)的顯微鏡標(biāo)本在物臺(tái)上旋轉(zhuǎn)，方位角從0°到45°進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)不同的情況，它被觀察時(shí)，一條正常光線和一條異常光線以不同的速度通過，當(dāng)成像時(shí)兩條光線重新結(jié)合，但是一條將落后于另一條。這種各向異性物體的相位延遲或相位差一般可以用符號(hào)廠表示，它與雙折射(Ne—No)有關(guān)，而(Ne—No)是隨著在特殊位量和厚度中的方位角所變化的，根據(jù)下面的公式;

　　Γ=(Ne—No)t

　　式中，？梢杂胣m表不，用設(shè)備齊全的俏振光顯微鏡可以非常準(zhǔn)確地測(cè)量相位差。

　　此外，在檢偏振器振動(dòng)平面—上發(fā)生的干涉會(huì)引起色彩干涉，這種被稱為色偏振光的現(xiàn)象在使用“白”光時(shí)很容易被觀察到。同時(shí)通過交叉檢偏振器的光的波長(zhǎng)與在雙折射物體中產(chǎn)生的廠有關(guān)，因此色偏振可以被用于測(cè)量在物體中發(fā)生的相位延遲。當(dāng)形成的色彩在最大強(qiáng)度的光被觀察到的位量(圖11.4中當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)超過360°時(shí)的4個(gè)位置)近行分解時(shí)，可以得到關(guān)于物體物理學(xué)特性的一些資料，然而生物學(xué)標(biāo)本中的相位延遲列于產(chǎn)生色偏振往往是太小了。

　　當(dāng)相位延遲大約在100nm時(shí)色彩干涉才能被服睛所察覺，直到大約550nm，每增加20一30nm就會(huì)引起干涉色彩上的質(zhì)的變化。在廠值超過550nm時(shí)會(huì)重新發(fā)生第2級(jí)新的干涉色彩，并且在2×550nm時(shí)會(huì)觀察到第3級(jí)重復(fù)干涉色彩。隨著級(jí)別的增加色彩變化就逐漸減少，因?yàn)閷?duì)于多于一種色彩的消光機(jī)會(huì)就會(huì)增加：從第7級(jí)就會(huì)出現(xiàn)“高級(jí)別的白光”。所有這些復(fù)雜的變化都可以用Michellevy色譜進(jìn)行分析.因此當(dāng)物體的厚度已知時(shí)，借助于25nm精確的一定色彩就可以談出雙折射的(Ne—No)的數(shù)值，由于對(duì)于大多數(shù)結(jié)品材料的(Ne—No))的值是已知的，于是用這種方法就可以鑒定一個(gè)物體中的共種品體物質(zhì)。

　　3.補(bǔ)償器

　　在偏光顯微鏡個(gè)帛常使用補(bǔ)償器，這是一種增高或減低由物體產(chǎn)生的相位延遲的裝置！惴湃腌R簡(jiǎn)的光路中，根據(jù)補(bǔ)償器的類型，相位的變化可以固定或變化。一種經(jīng)常使用的簡(jiǎn)單類型的補(bǔ)償器是1/4λ波板(圖11.5右)，這是一個(gè)能給光程巾引1/4λ(140--150nm)雙折射的云母或石英板，它將帶來大約150nm的較高水平的干涉色彩。具有固定效果的另一種補(bǔ)償器是引起550nm延遲的第1級(jí)紅色板。還有一種可變補(bǔ)償器(圖11.5左)，它是一塊在光路中的厚度可以被改變的石英楔。在這種裝置里兩個(gè)各向異性板的復(fù)合體相對(duì)地斜插在光鈾上，它的傾斜角與一定的相位差相適應(yīng)？勺冄a(bǔ)償器在最良好的實(shí)驗(yàn)中可以測(cè)定一個(gè)nm的十分之幾小的相位差。這種補(bǔ)償器也可以完全用于定性工作，例如尋找在具有微弱雙折射物體和背景之間的最適反差.或者確定例如在膠原蛋白纖維中存在的雙拆射的符號(hào)(+或-)。

　　在偏光顯微鏡的鏡筒上，往往具有一些插入孔，用以插入起偏振器、校偏振器、補(bǔ)償器等裝置。作精細(xì)的偏光觀察時(shí)，要嚴(yán)格調(diào)節(jié)物鏡中心，因此一般使用橫插型的單個(gè)更換的物鏡，很少使用物鏡轉(zhuǎn)換器。