1.7偏光顯微鏡雙目偏光顯微鏡三目偏光顯微鏡三目數(shù)碼偏光顯微鏡1.7偏光顯微鏡物質(zhì)發(fā)出的光波具有一切可能的震動方向,且各方向振動矢量的大小相等,稱為叫自然光。

偏振光:與自然光不同,當(dāng)光矢量在一個固定的平面內(nèi)只沿一個固定方向作振動時,這種光稱為偏振光.自然光通過偏振棱鏡或人造偏振片可獲得偏振光.利用偏光原理,可對某些物質(zhì)具有的偏光性進(jìn)行觀察的顯微鏡,就稱為偏光顯微鏡.定義:

1.7.1偏光顯微鏡的特點1.7偏光顯微鏡

將普通光改變?yōu)槠窆膺M(jìn)行鏡檢的方法，以鑒別某一物質(zhì)是單折射（各向同性）或雙折射性（各向異性）。雙折射性是晶體的基本特性。因此，偏光顯微鏡被廣泛地應(yīng)用在礦物、化學(xué)等領(lǐng)域，在生物學(xué)和植物學(xué)也有應(yīng)用。

★晶體的雙折射有些透明媒質(zhì)，如玻璃、水、肥皂液等，不論光沿哪個方向，傳播速度都是相同的，媒質(zhì)只有一個折射率，這樣的媒質(zhì)稱為光學(xué)各向同性媒質(zhì)。同時還存在另一類媒質(zhì)，主要是透明晶體物質(zhì)，如方解石(化學(xué)成分是CaCO3)、石英、云母、硫磺等，光在其中傳播時，沿著不同方向有不同的傳播速率，這樣的媒質(zhì)稱為光學(xué)各向異性媒質(zhì)。

光在晶體中的雙折射現(xiàn)象就是光學(xué)各向異性的表現(xiàn)?！镫p折射現(xiàn)象

光線進(jìn)入光學(xué)各向異性媒質(zhì)(如方解石)后產(chǎn)生兩條折射光線的現(xiàn)象，稱為雙折射現(xiàn)象。天然的方解石晶體是雙折射晶體AB

晶體中的雙折射現(xiàn)象方解石···oe···eo

以入射線為軸轉(zhuǎn)方解石，光點o不動，e繞o轉(zhuǎn)，用偏振片檢驗，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。所以，利用雙折射現(xiàn)象也可以獲得線偏振光。

產(chǎn)生雙折射的原因:o光和e光的傳播速度不同。

o光在晶體中各個方向的傳播速度相同，因而折射率no=c/o=恒量。

e光在晶體中的傳播速度e隨方向變化，因而折射率ne=c/e是變量，隨方向變化。

由于o光和e光的折射率不同，故產(chǎn)生雙折射。1.7偏光顯微鏡1.7.2偏光顯微鏡結(jié)構(gòu)

偏光顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖在一般大型顯微鏡光路中，只要加入兩偏振片即可，即在入射光路中加入一個起偏振片，在觀察鏡筒中加入一個檢偏振片，就可以實現(xiàn)偏振光照明。起偏鏡:一般安裝在可以轉(zhuǎn)動的圓框內(nèi)，借助手柄轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié);作用是把來自光源的自然光變成偏振光;檢偏鏡:作用是分辨被偏振光照射于金屬磨面后出射光的偏振狀態(tài).

1.7.3偏光裝置的調(diào)整1.7偏光顯微鏡(1)起偏鏡位置的調(diào)整調(diào)節(jié)的目的—使入射光的偏振面呈水平位置，以保證從垂直照明器平面玻璃反射進(jìn)入物鏡的偏振光強度最大，且仍為直線偏振光。調(diào)整方法—將經(jīng)過拋光而未經(jīng)腐蝕的不銹鋼試樣(光性均質(zhì)體)放在載物臺上，除去檢偏鏡，只裝起偏振鏡，從目鏡內(nèi)觀察聚焦后試樣磨面上反射光的強度，轉(zhuǎn)動起偏鏡，反射光強度發(fā)生明暗變化，當(dāng)反射光最強時，就是起偏振鏡振動軸的正確位置。

(2)檢偏鏡位置的調(diào)整1.7偏光顯微鏡起偏鏡置于正確位置后，插入檢偏鏡，檢偏鏡可在90°內(nèi)調(diào)整，以通過目鏡觀察偏振光的強弱。(3)校正載物臺中心位置調(diào)整方法—載物臺機械中心應(yīng)與光學(xué)系統(tǒng)主軸重合。一般是通過載物臺上的對中螺釘進(jìn)行調(diào)整。調(diào)節(jié)的目的—為使觀察目標(biāo)在載物臺旋轉(zhuǎn)時不離開視域。在偏振光下研究金相磨面，一般只需拋光而不需浸蝕，與其它金相研究方法相比有如下特點：（1）組織顯示清楚，如鈾、鈹?shù)冉鹣嘣嚇?/p>

；（2）適合于在高溫下連續(xù)觀察金相組織的變化。如鋅的再結(jié)晶，鈾鉻合金的馬氏體相變；（3）能清晰地顯示經(jīng)過大量范性變形后金屬的金相組織；（4）能測定晶粒的位向及多晶體范性變形后的擇優(yōu)取向；（5）能鑒別復(fù)相合金中的各相。1.7偏光顯微鏡1.7.4偏光顯微鏡的應(yīng)用

1.7.4偏光顯微鏡的應(yīng)用

1.7偏光顯微鏡A、組織與晶粒的顯示各向異性金屬的多晶體，其晶粒在正交偏振光下可看到不同亮度。亮度不同，表明晶粒位相不同，而具有相同亮度的兩個晶粒，有相同的位相。例如：球墨鑄鐵的組織中的石墨屬于六方點陣，是各向異性的物質(zhì)，在同一石墨球中具有許多不同位向的石墨晶粒，這些石墨晶粒在偏振光下可顯示不同的亮度，從而分辨出石墨晶粒的方位、球狀和大小。

球墨鑄鐵的顯微組織（a）30°偏光照片

（b）明場照片

B、多相合金的相分析1.7偏光顯微鏡兩相合金中一相為各相同性，另一相為各相異性，極易由偏振光鑒別。

兩相都屬于各相同性，經(jīng)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)浸蝕后，使一相被浸蝕后具有光學(xué)各相異性，而另一相并不發(fā)生浸蝕作用。例如：55SiMnMo鋼，正火后組織為馬氏體加貝氏體，因馬氏體較貝氏體難于被浸蝕，故經(jīng)4%的硝酸酒精浸蝕后，貝氏體形成傾斜的晶面，在正交偏振光下傾斜的晶面將引起橢圓偏振，故可觀察到明暗不同的貝氏體；因馬氏體未被浸蝕，它不能引起橢圓偏振，呈一片黑暗。1.7偏光顯微鏡C、非金屬夾雜物的鑒定金屬中長存在各種類型的非金屬夾雜物，它們具有各種光學(xué)特性，如反射能力、透明度、非均質(zhì)性等。利用偏振光可觀察到這些夾雜物的特性，如鑒別鋼中非金屬夾雜物。鋼中SiO2玻璃球夾雜物

（a）明場照明（b）正交偏光照明例如：各向同性的球形透明夾雜物在正交偏振光下會呈現(xiàn)“黑十字”現(xiàn)象。1.8熒光顯微鏡經(jīng)0.01%的丫啶橙熒光染料染色的細(xì)胞，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)被激發(fā)產(chǎn)生兩種不同顏色的熒光（暗綠色和橙紅色）1.8熒光顯微鏡

1.8.1熒光顯微鏡成像原理熒光顯微鏡是免疫熒光細(xì)胞化學(xué)的基本工具。廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域?；驹硎抢靡欢úㄩL的激發(fā)光對樣品進(jìn)行激發(fā)，使之產(chǎn)生一定波長的熒光，從而用于對樣品結(jié)構(gòu)或其組分進(jìn)行定性、定位、定量觀察檢測。尼康E800熒光DIC顯微鏡1.8.2熒光顯微鏡基本構(gòu)造1.8熒光顯微鏡它是由普通光學(xué)顯微鏡加上一些附件（熒光光源、激發(fā)濾片、雙色束分離器和阻斷濾片等）組成的。

（1）熒光光源

―般采用超高壓汞燈(50一200W)，它可發(fā)出各種波長的光，它是用石英玻璃制作，中間呈球形，內(nèi)充一定數(shù)量的汞，它發(fā)射很強的紫外和藍(lán)紫光，足以激發(fā)各類熒光物質(zhì)，因此，為熒光顯微鏡普遍采用。（2）激發(fā)濾片放置的原因：由于每種熒光物質(zhì)都有一個產(chǎn)生最強熒光的激發(fā)光波長，所以加用激發(fā)濾片僅使一定波長的激發(fā)光透過照射到標(biāo)本上，而將其它光都吸收掉。

★激發(fā)濾片分薄厚兩種，一般暗視野選用薄濾片，亮視野可選用厚一些?；疽笫且垣@得最明亮的熒光和最好的背景為準(zhǔn)。

1.8熒光顯微鏡★激發(fā)濾片：一般有紫外、紫色、藍(lán)色和綠色激發(fā)濾片；激發(fā)濾板

根據(jù)光源和熒光色素的特點，可選用以下三類激發(fā)濾板，提供一定波長范圍的激發(fā)光。紫外光激發(fā)濾板：可使400nm以下的紫外光透過，阻擋400nm以上的可見光通過。常用型號為UG-1或UG-5，外加一塊BG-38，以除去紅色尾波。紫外藍(lán)光激發(fā)濾板：可使300～450nm范圍內(nèi)的光通過。常用型號為ZB-2或ZB-3，外加BG-38。紫藍(lán)光激發(fā)濾板：可使350～490nm的光通過。常用型號為QB24（BG12）。1.8熒光顯微鏡1.8熒光顯微鏡（3）阻斷（壓制）濾片阻斷濾片的作用：一是吸收和阻擋激發(fā)光進(jìn)入目鏡、以免干擾熒光和損傷眼睛;二是選擇并讓特異的熒光透過，表現(xiàn)出專一的熒光色彩。壓制濾板

與激發(fā)濾板相對應(yīng)，常用以下3種壓制濾板：紫外光壓制濾板：可通過可見光、阻擋紫外光通過。紫藍(lán)光壓制濾板：能通過510nm以上濾長的熒光（綠到紅）。紫外紫光壓制濾板：能通過460nm以上波長的熒光（藍(lán)到紅）。1.8熒光顯微鏡1.8熒光顯微鏡1.8.3熒光顯微鏡按光路的分類(1)透射式熒光顯微鏡

激發(fā)光源是通過聚光鏡穿過標(biāo)本材料來激發(fā)熒光的。常用暗視野集光器，也可用普通集光器，調(diào)節(jié)反光鏡使激發(fā)光轉(zhuǎn)射和旁射到標(biāo)本上．是比較舊式的熒光顯微鏡。優(yōu)點—低倍鏡時熒光強；缺點—隨放大倍數(shù)增加其熒光減弱．

所以對觀察較大的標(biāo)本材料較好．落射式熒光顯微鏡A—載物臺；H—汞燈.B—標(biāo)本；C—物鏡；D—雙色束分離器；E—激發(fā)濾片；F—阻斷濾片；G—目鏡；(２)落射式熒光顯微鏡

1.8熒光顯微鏡1.8熒光顯微鏡(２)落射式熒光顯微鏡

★激發(fā)光從物鏡向下落射到標(biāo)本表面，即用同一物鏡作為照明聚光器和收集熒光的物鏡。光路中需加上一個雙色束分離器，它與光軸呈45度角，激發(fā)光被反射到物鏡中，并聚集在樣品上，樣品所產(chǎn)生的熒光以及由物鏡透鏡表面、蓋玻片表面反射的激發(fā)光同時進(jìn)入物鏡，反回到雙色束分離器，使激發(fā)光和熒光分開，殘余激發(fā)光再被阻斷濾片吸收?！飪?yōu)點：視野照明均勻，成像清晰，放大倍數(shù)愈大熒光愈強。★換用不同的激發(fā)濾片／雙色束分離器／阻斷濾片的組合插塊，可滿足不同熒光反應(yīng)產(chǎn)物的需要。1.8熒光顯微鏡1.8熒光顯微鏡1.8.4使用注意事項（１）打開燈源，超高壓汞燈要預(yù)熱幾分鐘才能達(dá)到最亮；（２）落射式熒光顯微鏡需在光路的插槽中插入所要求的激發(fā)濾片／雙色束分離器／阻斷濾片的插塊；（３）用低倍鏡觀察，根據(jù)不同型號熒光顯微鏡的調(diào)節(jié)裝置，調(diào)整光源中心，使其位于整個照明光斑的中央；（6）熒光亮度的判斷標(biāo)準(zhǔn)：一般分為四級，即“一”—無或可見微弱熒光?！?”—僅能見明確可見的熒光?！?+”—可見有明亮的熒光。“+++”—可見耀眼的熒光。（４）放置標(biāo)本片，調(diào)焦后即可觀察；（５）觀察：標(biāo)本內(nèi)的熒光染色會較快的衰減，所以要避免長時間的在熒光下觀察。1.8熒光顯微鏡1.8熒光顯微鏡注意：激發(fā)光長時間的照射，會發(fā)生熒光的衰減和淬滅現(xiàn)象，因此盡可能縮短觀察時間，暫時不觀察時，應(yīng)用擋板遮蓋激發(fā)光；

末裝濾光片不要用眼直接觀察，以免引起眼的損傷；高壓汞燈關(guān)閉后不能立即重新打開，需經(jīng)5分鐘后才能再啟動，否則會不穩(wěn)定，影響汞燈壽命。1.8熒光顯微鏡熒光顯微鏡照片（微管呈綠色、微絲紅色、核藍(lán)色）1.9相襯金相及微差干涉襯度

相襯顯微術(shù)：就是在顯微鏡中利用一種特殊的光學(xué)裝置來提高物相反差（襯度）的方法。在生物學(xué)方面獲得了更廣泛的應(yīng)用。對于不能有效地腐蝕出顯微組織的金相，就可以用相襯方法。

例題：1.過共析鋼球化退火，滲碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上。因在常用的硝酸酒精溶液腐蝕下，鐵素體的溶解速度要比滲碳體快，因此，滲碳體顆粒凸起在鐵素體基體上。由于鐵素體和滲碳體對于光的反射能力相近，則采用相襯方法，滲碳體是明亮的，而鐵素體基體是暗灰色的。1.9相襯金相及微差干涉襯度2.高速鋼刀具熱處理時，通常要檢查其淬火組織，主要為了測定奧氏體的實際晶粒度，以判斷淬火加熱溫度是否合適；其次還要看碳化物的熔解是否充分，這也是與淬火加熱溫度直接有關(guān)的。在明視場條件下，殘余奧氏體晶界比較清晰，因此不難評定其晶粒度級別。但是，由于碳化物也是明亮的顆粒，其中一些較大的一次碳化物，不容易和基體分開，因此在判定碳化物的熔解是否充分時就有一定的困難。在相襯照明條件下，碳化物顆粒凸起，因此是明亮的，而基體則是灰暗的。其中奧氏體晶界仍部分隱約可見，碳化物與基體之間具有良好的反差，因此很容易看出碳化物的數(shù)量及其分布情況。1.9相襯金相及微差干涉襯度微差干涉襯度（簡稱DIC，differentialinterferencecontrast）是近年來發(fā)展的有效方法之一。DIC是將試樣表面微小高度差所造成的光程差，利用一套特殊的光學(xué)裝置轉(zhuǎn)變成為人眼及感光材料能感受的強度差，從而提高組織細(xì)節(jié)之間的襯度，使之易于識別。微差干涉可以觀察到表面高度差只有幾個埃的纖維組織。目前多利用微差干涉襯度觀察不經(jīng)腐蝕的相變組織、干涉層金相等。1.9相襯金相及微差干涉襯度微差干涉襯度的應(yīng)用：（1）利用不同相呈現(xiàn)不同色彩的特點，可以作為相鑒別的佐證，特別適合于復(fù)雜的合金組織；（2）提高襯度，能顯示一般明場觀察不到的某些組織細(xì)節(jié)；（3）獲得襯度良好的圖像，適于做自動定量工作；（4）在晶體生長、礦物鑒別、高溫顯微技術(shù)方面具有廣泛的用途。1.9相襯金相及微差干涉襯度例題：成分復(fù)雜或凝固溫度范圍大的鑄造合金。由于不同合金元素富集區(qū)的溶解度不同，試樣表面就會產(chǎn)生微小的高度差。1.10定量金相

定量金相的基礎(chǔ)是體視學(xué)(Stereology)。從二維截面定量地推導(dǎo)出存在于三維空間的組織，逐漸形成一門橫跨幾個學(xué)