Einführung in die Anwendungsbereiche und Bildgebungsprinzipien metallurgischer Mikroskope
1, Hellfeld, Dunkelfeld
Das helle Sichtfeld ist eine grundlegende Methode zur Beobachtung von Proben im Mikroskop, bei der im Sichtfeld des Mikroskops ein heller Hintergrund dargestellt wird. Das Grundprinzip besteht darin, dass, wenn die Lichtquelle senkrecht oder nahezu senkrecht durch die Objektivlinse auf die Oberfläche der Probe strahlt, die Oberfläche der Probe zurück zur Objektivlinse reflektiert wird, um deren Bild zu erzeugen.
Der Unterschied zwischen Dunkelfeldbeleuchtung und Hellfeldbeleuchtung besteht darin, dass im Sichtfeld des Mikroskops ein dunkler Hintergrund vorhanden ist und die Bestrahlungsmethode für das Hellfeld senkrecht oder vertikal ist, während die Dunkelfeldbeleuchtungsmethode die Probe durch die Objektivlinse von außen beleuchtet und die Probe schräg umgibt. Bei der Beleuchtung spielt das von der Probe gestreute oder reflektierte Licht eine Rolle. Das von der Probe gestreute oder reflektierte Licht in die Objektivlinse führt zur Abbildung der Probe. Bei der Dunkelfeldbeleuchtung sind im Hellfeld farblose, kleine Kristalle oder helle kleine Fasern nicht leicht zu erkennen, im Dunkelfeld sind sie deutlich zu erkennen.
2, polarisiertes Licht, Interferenz
Licht ist eine Art elektromagnetischer Welle, und elektromagnetische Wellen sind Transversalwellen. Nur Transversalwellen haben eine Polarisation. Sie wird als elektrischer Vektor relativ zur Ausbreitungsrichtung der Lichtschwingung in einer festgelegten Richtung definiert.
Das Phänomen der Polarisation von Licht kann mithilfe eines Versuchsaufbaus nachgewiesen werden. Nehmen wir zwei Polarisatoren A und B. Das natürliche Licht wird zuerst durch den ersten Polarisator A geleitet. Dieses Mal wird das natürliche Licht ebenfalls zu polarisiertem Licht. Da das menschliche Auge dies jedoch nicht erkennen kann, wird ein zweiter Polarisator B benötigt. Polarisator A ist fest, Polarisator B ist auf derselben Höhe wie A angeordnet. Wenn Polarisator B gedreht wird, stellt man fest, dass die Intensität des durchgelassenen Lichts mit der Drehung von B zyklisch wechselt. Die Lichtintensität ändert sich vom Maximum zum Dunkelsten und die Lichtintensität nimmt mithilfe des Versuchsaufbaus allmählich vom Maximum zum Dunkelsten ab. Die maximale Lichtintensität wird allmählich zum Dunkelsten hin schwächer und bei einer 90-Grad-Drehung wird die Lichtintensität allmählich vom Dunkelsten zum Hellsten hin verstärkt. Polarisator A wird daher als Vorspannungsinitiator und Polarisator B als Vorspannungsdetektor bezeichnet.
Interferenz ist das Phänomen der Überlagerung zweier kohärenter Wellen (Licht), das in der Wechselwirkungszone durch die Verstärkung oder Abschwächung der Lichtintensität erzeugt wird. Lichtinterferenz wird hauptsächlich in Doppelspaltinterferenz und Dünnschichtinterferenz unterteilt. Bei der Doppelspaltinterferenz handelt es sich um zwei unabhängige Lichtquellen, die kein kohärentes Licht erzeugen. Bei der Doppelspaltinterferenz wird ein Lichtstrahl, der den Doppelspalt durchläuft, in zwei kohärente Lichtstrahlen aufgeteilt, wodurch sich im Lichtschirm stabile Interferenzstreifen bilden. Beim Doppelspaltinterferenzexperiment wird der Punkt mit einem hellen Interferenzstreifen gebildet, wenn der Abstandsunterschied zwischen einem Punkt auf dem Lichtschirm und dem Doppelspalt ein gerades Vielfaches der halben Wellenlänge beträgt; der Punkt mit einem dunklen Interferenzstreifen wird als Youngsche Doppelspaltinterferenz bezeichnet. Bei der Dünnschichtinterferenz wird ein Lichtstrahl von zwei Oberflächen eines Films reflektiert. Das Interferenzphänomen der Bildung von zwei reflektierten Lichtstrahlen wird als Dünnschichtinterferenz bezeichnet. Bei Dünnschichtinterferenz wird der Abstandsunterschied zwischen der Oberfläche des reflektierten Lichts vor und nach der Oberfläche durch die Dicke der Schicht bestimmt. Daher sollten bei Dünnschichtinterferenz an derselben Stelle helle Streifen (dunkle Streifen) in der Dicke der Schicht auftreten. Da die Wellenlänge von Lichtwellen extrem kurz ist, sollte bei Dünnschichtinterferenz der dielektrische Film dünn genug sein, um Interferenzstreifen zu beobachten.
3, Differentialinterferenz-Auskleidung DIC
Metallografisches Mikroskop DIC, das das Prinzip des polarisierten Lichts verwendet. Das Transmissions-DIC-Mikroskop besteht hauptsächlich aus vier speziellen optischen Komponenten: Startpolarisator, DIC-Prisma Ⅰ, DIC-Prisma Ⅱ und Kontrollpolarisator. Der Startpolarisator ist direkt vor dem Konzentratorsystem montiert, um das Licht linear zu polarisieren. Im Konzentrator ist ein DIC-Prisma montiert, das einen Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen (x und y) mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen aufspaltet, die beide in einem kleinen Winkel stehen. Der Konzentrator richtet die beiden Lichtstrahlen in eine Richtung parallel zur optischen Achse des Mikroskops aus. Anfangs sind die beiden Lichtstrahlen in Phase, und nachdem sie einen benachbarten Bereich der Probe durchlaufen haben, führt der Unterschied in Dicke und Brechungsindex der Probe dazu, dass die beiden Lichtstrahlen einen optischen Reichweitenunterschied aufweisen. Ein DIC-Prisma II ist an der hinteren Brennebene der Objektivlinse montiert, das die beiden Lichtstrahlen zu einem einzigen Strahl kombiniert. An diesem Punkt bleiben die Polarisationsebenen (x und y) der beiden Lichtstrahlen erhalten. Schließlich durchläuft der Strahl das erste Polarisationsgerät, den Detektorpolarisator. Der Kontrollpolarisator ist rechtwinklig zur Richtung des Polarisators ausgerichtet, bevor der Strahl das DIC-Bild des Okulars bildet. Der Detektor interferiert mit zwei senkrechten Lichtwellen, indem er sie zu zwei Lichtstrahlen mit derselben Polarisationsebene kombiniert. Der optische Entfernungsunterschied zwischen den x- und y-Wellen bestimmt, wie viel Licht durchgelassen wird. Wenn der optische Entfernungsunterschied 0 beträgt, gelangt kein Licht durch den Kontrollpolarisator; wenn der optische Entfernungsunterschied gleich der halben Wellenlänge ist, erreicht das durchgelassene Licht seinen Maximalwert. Infolgedessen erscheint die Struktur der Probe hell und dunkel auf einem grauen Hintergrund. Um den Kontrast des Bildes zu optimieren, kann der optische Entfernungsunterschied durch Anpassen der Längsfeineinstellung des DIC-Prismas II geändert werden, wodurch die Helligkeit des Bildes geändert wird. Durch Anpassen des DIC-Prismas Ⅱ kann die Feinstruktur der Probe als positives oder negatives Projektionsbild dargestellt werden, wobei normalerweise eine Seite hell und die andere dunkel ist, wodurch ein künstlicher dreidimensionaler stereoskopischer Eindruck der Probe entsteht.
