Abbildungsprinzipien des metallografischen Mikroskops
1. Hellfeld, Dunkelfeld
Hellfeld ist die grundlegendste Beobachtungsmethode zur Beobachtung von Proben unter einem Mikroskop, bei der im Sichtfeld des Mikroskops ein heller Hintergrund dargestellt wird. Das Grundprinzip besteht darin, dass, wenn die Lichtquelle vertikal oder nahezu vertikal ist und die Probenoberfläche durch die Objektivlinse beleuchtet, das Licht durch die Probenoberfläche zurück zur Objektivlinse reflektiert wird, um ein Bild zu erzeugen.
Der Unterschied zwischen der Dunkelfeldbeleuchtungsmethode und der Hellfeldbeleuchtungsmethode besteht darin, dass im Mikroskopfeldbereich ein dunkler Hintergrund erscheint. Die Hellfeldbeleuchtungsmethode ist ein vertikaler oder senkrechter Einfall, während die Dunkelfeldbeleuchtungsmethode durch umgebende schräge Beleuchtung außerhalb der Objektivlinse erfolgt. Die Probe streut oder reflektiert das Bestrahlungslicht, und das von der Probe gestreute oder reflektierte Licht tritt in die Objektivlinse ein, um die Probe abzubilden. Bei der Dunkelfeldbeobachtung können farblose, winzige Kristalle oder helle winzige Fasern deutlich beobachtet werden, die im Hellfeld schwer zu beobachten sind.
2. Polarisiertes Licht, Interferenz
Licht ist eine elektromagnetische Welle, und eine elektromagnetische Welle ist eine Transversalwelle. Nur Transversalwellen haben eine Polarisation. Licht ist definiert als Licht, dessen elektrischer Vektor in einer festen Weise relativ zur Ausbreitungsrichtung schwingt.
Das Polarisationsphänomen von Licht kann mithilfe experimenteller Geräte nachgewiesen werden. Nehmen Sie zwei identische Polarisatoren A und B und lassen Sie das natürliche Licht durch den ersten Polarisator A laufen. Zu diesem Zeitpunkt wird das natürliche Licht ebenfalls zu polarisiertem Licht. Da das menschliche Auge es jedoch nicht unterscheiden kann, wird ein zweiter Polarisator B benötigt. Befestigen Sie Polarisator A und platzieren Sie Polarisator B auf derselben horizontalen Ebene wie A. Drehen Sie Polarisator B. Sie werden feststellen, dass sich die Intensität des durchgelassenen Lichts periodisch ändert, wenn sich B dreht. Die Lichtintensität steigt bei jeder 90-Grad-Drehung allmählich von einem Maximum zum nächsten an. Es wird schwächer und erreicht das dunkelste Licht. Dann dreht es sich um 90 Grad und die Lichtintensität steigt allmählich vom dunkelsten zum hellsten Licht an. Daher wird Polarisator A als Polarisator und Polarisator B als Analysator bezeichnet.
Interferenz ist das Phänomen, bei dem die Lichtintensität durch die Überlagerung zweier Säulen kohärenter Wellen (Licht) in der Interaktionszone verstärkt oder geschwächt wird. Lichtinterferenz wird hauptsächlich in Doppelspaltinterferenz und Dünnschichtinterferenz unterteilt. Doppelspaltinterferenz bedeutet, dass das von zwei unabhängigen Lichtquellen ausgestrahlte Licht kein kohärentes Licht ist. Die Doppelspaltinterferenzvorrichtung lässt einen Lichtstrahl durch die Doppelspalte hindurchgehen und wird zu zwei kohärenten Lichtstrahlen, die auf dem Lichtschirm kommunizieren und stabile Interferenzstreifen bilden. Beim Doppelspaltinterferenzexperiment erscheinen an diesem Punkt helle Streifen, wenn der Abstandsunterschied zwischen einem bestimmten Punkt auf dem Lichtschirm und den Doppelspalten eine gerade Anzahl von Halbwellenlängen beträgt; wenn der Abstandsunterschied zwischen einem bestimmten Punkt auf dem Lichtschirm und den Doppelspalten eine ungerade Anzahl von Halbwellenlängen beträgt, sind die an diesem Punkt erscheinenden dunklen Streifen die Youngsche Doppelspaltinterferenz. Dünnschichtinterferenz ist ein Phänomen, bei dem zwei reflektierte Lichtstrahlen entstehen, nachdem ein Lichtstrahl von zwei Oberflächen der Schicht reflektiert wurde. Dieses Phänomen wird als Dünnschichtinterferenz bezeichnet. Bei Dünnschichtinterferenz wird der Wegunterschied des reflektierten Lichts von der Vorder- und Rückseite durch die Dicke der Schicht bestimmt, sodass bei Dünnschichtinterferenz der gleiche helle Streifen (dunkle Streifen) auftreten sollte, wo die Dicke der Schicht gleich ist. Da die Wellenlänge von Lichtwellen extrem kurz ist, sollte bei der Interferenz dünner Schichten der dielektrische Film dünn genug sein, um Interferenzstreifen zu beobachten.
3. Differenzieller Interferenzkontrast DIC
Das metallografische Mikroskop DIC verwendet das Prinzip des polarisierten Lichts. Das Transmissions-DIC-Mikroskop besteht hauptsächlich aus vier speziellen optischen Komponenten: Polarisator, DIC-Prisma I, DIC-Prisma II und Analysator. Der Polarisator ist direkt vor dem Kondensorsystem installiert, um das Licht linear zu polarisieren. Im Kondensor ist ein DIC-Prisma installiert. Dieses Prisma kann einen Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen (x und y) mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zerlegen, und die beiden Strahlen bilden einen kleinen Winkel. Der Kondensor richtet die beiden Lichtstrahlen parallel zur optischen Achse des Mikroskops aus. Zunächst haben die beiden Lichtstrahlen dieselbe Phase. Nachdem sie die benachbarten Bereiche der Probe durchlaufen haben, tritt aufgrund der unterschiedlichen Dicke und des unterschiedlichen Brechungsindex der Probe ein optischer Wegunterschied zwischen den beiden Lichtstrahlen auf. In der hinteren Brennebene der Objektivlinse ist ein DIC-Prisma II installiert, das die beiden Lichtwellen zu einer kombiniert. Zu diesem Zeitpunkt bestehen die Polarisationsebenen (x und y) der beiden Lichtstrahlen noch. Schließlich durchläuft der Strahl das erste Polarisationsgerät, den Analysator. Bevor der Strahl im Okular ein DIC-Bild bildet, ist der Analysator rechtwinklig zum Polarisator ausgerichtet. Der Analysator kombiniert zwei senkrecht aufeinander stehende Lichtwellen zu zwei Strahlen mit derselben Polarisationsebene, wodurch diese interferieren. Der optische Wegunterschied zwischen x- und y-Wellen bestimmt, wie viel Licht durchgelassen wird. Wenn der optische Wegunterschied 0 beträgt, durchläuft kein Licht den Analysator; wenn der optische Wegunterschied gleich der halben Wellenlänge ist, erreicht das durchgelassene Licht den Maximalwert. Auf dem grauen Hintergrund zeigt die Probenstruktur also einen Hell-Dunkel-Unterschied. Um den besten Bildkontrast zu erzielen, kann der optische Wegunterschied durch Anpassen der Längsfeineinstellung des DIC-Prismas II geändert werden. Der optische Wegunterschied kann die Helligkeit des Bildes ändern. Durch Anpassen des DIC-Prismas II kann die Feinstruktur der Probe als positives oder negatives Projektionsbild angezeigt werden, wobei normalerweise eine Seite hell und die andere dunkel ist, wodurch ein künstlicher dreidimensionaler Eindruck der Probe entsteht.
