اصول تصویربرداری میکروسکوپ متالوگرافیک

اصول تصویربرداری میکروسکوپ متالوگرافیک

1. میدان روشن، میدان تاریک
برایتفیلد ابتدایی ترین روش مشاهده برای مشاهده نمونه ها در زیر میکروسکوپ است که زمینه روشنی را در میدان دید میکروسکوپ ارائه می دهد. اصل اساسی این است که وقتی منبع نور عمودی یا تقریباً عمودی است و سطح نمونه را از طریق عدسی شیئی روشن می کند، از طریق سطح نمونه به عدسی شیئی بازتاب می شود تا یک تصویر تشکیل شود.

تفاوت روش روشنایی میدان تاریک با روش روشنایی میدان روشن این است که یک پس زمینه تیره در ناحیه میدان میکروسکوپ ظاهر می شود. روش روشنایی میدان روشن به صورت عمودی یا عمودی است، در حالی که روش روشنایی میدان تاریک از طریق روشنایی مایل اطراف خارج از عدسی شیئی است. نمونه نور تابش را پراکنده یا منعکس می کند و نور پراکنده یا منعکس شده توسط نمونه برای تصویربرداری از نمونه وارد عدسی شیئی می شود. مشاهده میدان تاریک می تواند به وضوح کریستال های بی رنگ و ریز یا الیاف ریز رنگ روشن را مشاهده کند که مشاهده آنها در میدان روشن دشوار است.

2. نور پلاریزه، تداخل
نور یک موج الکترومغناطیسی است و موج الکترومغناطیسی یک موج عرضی است. فقط امواج عرضی پلاریزاسیون دارند. نوری است که بردار الکتریکی آن نسبت به جهت انتشار به صورت ثابتی ارتعاش می کند.

پدیده پلاریزاسیون نور با کمک تجهیزات آزمایشی قابل تشخیص است. دو قطبش A و B یکسان را بردارید و نور طبیعی را از اولین قطبش A عبور دهید. در این زمان نور طبیعی نیز به نور پلاریزه تبدیل می شود، اما چون چشم انسان نمی تواند آن را تشخیص دهد، به قطبش دوم B نیاز است. پلاریزر A را ثابت کنید و پلاریزر B را روی همان صفحه افقی A قرار دهید. قطبشگر B را بچرخانید. می توانید متوجه شوید که شدت نور عبوری با چرخش B به طور متناوب تغییر می کند. شدت نور به تدریج از حداکثر به حداکثر برای هر چرخش 90 درجه افزایش می یابد. تاریک ترین ضعیف می شود و سپس 90 درجه می چرخد ​​و شدت نور به تدریج از تاریک ترین به روشن ترین افزایش می یابد. بنابراین پلاریزر A را پلاریزه کننده و پلاریزر B را آنالایزر می نامند.

تداخل پدیده ای است که در آن شدت نور با برهم نهی دو ستون امواج همدوس (نور) در ناحیه برهمکنش تقویت یا تضعیف می شود. تداخل نور عمدتاً به تداخل شکاف دوگانه و تداخل فیلم نازک تقسیم می شود. تداخل دو شکاف به این معنی است که نور ساطع شده از دو منبع نور مستقل، نور منسجم نیست. دستگاه تداخل دو شکاف باعث می شود یک پرتو نور از شکاف های دوتایی عبور کند و به دو پرتو نور منسجم تبدیل شود که روی صفحه نور با هم ارتباط برقرار می کنند تا حاشیه های تداخل پایدار ایجاد کنند. در آزمایش تداخل دو شکاف، زمانی که اختلاف فاصله بین یک نقطه معین در صفحه نور و شکاف‌های دوتایی، زوجی از طول موج‌های نیم‌موج باشد، نوارهای روشن در آن نقطه ظاهر می‌شوند. هنگامی که اختلاف فاصله بین یک نقطه معین از صفحه روشن و شکاف‌های دوتایی عددی فرد از نیم طول موج باشد، نوارهای تیره ظاهر شده در این نقطه تداخل دو شکاف یانگ هستند. تداخل لایه نازک پدیده ای است که در آن دو باریکه نور منعکس شده پس از بازتاب یک پرتو نور توسط دو سطح فیلم تشکیل می شود. این پدیده تداخل لایه نازک نامیده می شود. در تداخل فیلم نازک، تفاوت مسیر نور منعکس شده از سطوح جلو و عقب با ضخامت فیلم تعیین می شود، بنابراین در تداخل فیلم نازک همان حاشیه روشن (حاشیه تاریک) باید در جایی که ضخامت فیلم برابر است ظاهر شود. از آنجایی که طول موج امواج نور بسیار کوتاه است، هنگامی که لایه های نازک تداخل دارند، لایه دی الکتریک باید به اندازه کافی نازک باشد تا حاشیه های تداخل را مشاهده کند.

3. تداخل دیفرانسیل کنتراست DIC
میکروسکوپ متالوگرافی DIC از اصل نور پلاریزه استفاده می کند. میکروسکوپ DIC انتقال عمدتاً دارای چهار جزء نوری ویژه است: پلاریزه کننده، منشور DIC I، منشور DIC II و تحلیلگر. پلارایزر مستقیماً در مقابل سیستم متراکم نصب می شود تا نور را به صورت خطی قطبی کند. یک منشور DIC در کندانسور نصب شده است. این منشور می تواند یک پرتو نور را به دو پرتو نور (x و y) با جهت قطبش متفاوت تجزیه کند و دو پرتو زاویه کوچکی را تشکیل دهند. کندانسور دو پرتو نور را موازی با محور نوری میکروسکوپ تراز می کند. در ابتدا، دو پرتو نور دارای فاز یکسانی هستند. پس از عبور از نواحی مجاور نمونه، اختلاف مسیر نوری بین دو پرتو نور به دلیل ضخامت و ضریب شکست متفاوت نمونه رخ می دهد. یک منشور DIC II در صفحه کانونی پشتی لنز شیئی نصب شده است که دو موج نور را در یک موج ترکیب می کند. در این زمان، صفحات قطبش (x و y) دو پرتو نور هنوز وجود دارند. در نهایت پرتو از اولین دستگاه پلاریزه، آنالایزر عبور می کند. قبل از اینکه پرتو یک تصویر DIC در چشمی ایجاد کند، آنالایزر در زوایای قائم به قطبی کننده جهت گیری می کند. آنالایزر دو موج نور عمود بر هم را در دو پرتو با یک صفحه پلاریزاسیون ترکیب می کند و باعث تداخل آنها می شود. تفاوت مسیر نوری بین امواج x و y تعیین می کند که چه مقدار نور منتقل می شود. وقتی اختلاف مسیر نوری 0 باشد، هیچ نوری از تحلیلگر عبور نمی کند. هنگامی که اختلاف مسیر نوری برابر با نصف طول موج باشد، نوری که از آن عبور می کند به حداکثر مقدار می رسد. بنابراین در پس زمینه خاکستری، ساختار نمونه تفاوت روشن و تاریکی را نشان می دهد. برای دستیابی به بهترین کنتراست تصویر، تفاوت مسیر نوری را می توان با تنظیم تنظیم دقیق طولی منشور DIC II تغییر داد. تفاوت مسیر نوری می تواند روشنایی تصویر را تغییر دهد. تنظیم DIC Prism II می‌تواند باعث شود که ساختار ظریف نمونه تصویری مثبت یا منفی را نشان دهد، معمولاً یک طرف آن روشن و طرف دیگر تاریک است که یک حس سه بعدی مصنوعی از نمونه ایجاد می‌کند.