Metallograafilise mikroskoobi pildistamise põhimõtted
1. Hele väli, tume väli
Brightfield on kõige elementaarsem vaatlusmeetod proovide vaatlemiseks mikroskoobi all, mis kujutab mikroskoobi vaateväljas heledat tausta. Põhiprintsiip on see, et kui valgusallikas on vertikaalne või peaaegu vertikaalne ja valgustab näidise pinda läbi objektiivi, siis peegeldub see läbi proovipinna objektiivile tagasi, et moodustada kujutis.
Tumevälja valgustusmeetodi ja ereda välja valgustuse meetodi erinevus seisneb selles, et mikroskoobi välja alale ilmub tume taust. Ereda välja valgustuse meetod on vertikaalne või risti langev valgustus, samas kui tumeda välja valgustuse meetod on ümbritsev kaldus valgustus väljaspool objektiivi. Proov hajutab või peegeldab kiiritusvalgust ja proovi poolt hajutatud või peegeldunud valgus siseneb objektiivi, et proov pildistada. Tumevälja vaatlusel on selgelt näha värvituid pisikesi kristalle või heledaid pisikesi kiude, mida eredal väljal on raske jälgida.
2. Polariseeritud valgus, häired
Valgus on elektromagnetlaine ja elektromagnetlaine on põiklaine. Polarisatsioon on ainult põiklainetel. Seda defineeritakse kui valgust, mille elektrivektor vibreerib levimissuuna suhtes kindlal viisil.
Valguse polarisatsiooninähtust saab tuvastada katseseadmete abil. Võtke kaks identset polarisaatorit A ja B ning laske loomulik valgus läbi esimese polarisaatori A. Sel ajal muutub loomulik valgus ka polariseeritud valguseks, kuid kuna inimsilm ei suuda seda eristada, on vaja teist polarisaatorit B. Kinnitage polarisaator A ja asetage polarisaator B samale horisontaaltasapinnale kui A. Pöörake polarisaatorit B. Võite märgata, et läbiva valguse intensiivsus muutub perioodiliselt, kui B pöörleb. Valguse intensiivsus suureneb järk-järgult maksimumist maksimumini iga 90-kraadise pöörde korral. See nõrgeneb kõige tumedamaks ja pöörleb seejärel 90 kraadi ning valguse intensiivsus suureneb järk-järgult tumedamast heledamaks. Seetõttu nimetatakse polarisaatorit A polarisaatoriks ja polarisaatorit B analüsaatoriks.
Häired on nähtus, mille puhul valguse intensiivsus tugevneb või nõrgeneb kahe koherentsete lainete (valguse) samba superpositsiooni tõttu interaktsioonitsoonis. Valgushäired jagunevad peamiselt topeltpiluhäireteks ja õhukese kile häireteks. Topeltpilu interferents tähendab, et kahe sõltumatu valgusallika kiirgav valgus ei ole koherentne valgus. Kahe piluga interferentsseade paneb ühe valguskiire läbima topeltpilusid ja muutuma kaheks koherentseks valgusvihuks, mis suhtlevad valgusekraanil, moodustades stabiilsed interferentsiääred. Kahepilulise interferentsi eksperimendis, kui kauguste erinevus valgusekraani teatud punkti ja topeltpilude vahel on paarisarv poollainepikkusi, ilmuvad selles punktis eredad triibud; kui kauguste erinevus valguse ekraani teatud punkti ja topeltpilude vahel on paaritu arv poollainepikkusi, on selles punktis ilmuvad tumedad triibud Youngi kahekordse pilu interferents. Õhukese kile interferents on nähtus, mille puhul pärast valguskiire peegeldumist kile kahelt pinnalt moodustub kaks peegeldunud valguskiirt. Seda nähtust nimetatakse õhukese kihi interferentsiks. Õhukese kile interferentsi korral määrab esi- ja tagapinnalt peegeldunud valguse teeerinevuse kile paksus, nii et õhukese kile interferentsi korral peaks kile paksusega võrdses kohas tekkima sama hele serv (tume ääris). Kuna valguslainete lainepikkus on äärmiselt lühike, peaks õhukeste kilede segamisel dielektriline kile olema piisavalt õhuke, et jälgida interferentsi äärealasid.
3. Diferentsiaalhäirete kontrastsus DIC
Metallograafiline mikroskoop DIC kasutab polariseeritud valguse põhimõtet. Edastataval DIC-mikroskoobil on peamiselt neli spetsiaalset optilist komponenti: polarisaator, DIC prism I, DIC prism II ja analüsaator. Polarisaator paigaldatakse otse kondensatsioonisüsteemi ette, et polariseerida valgust lineaarselt. Kondensaatorisse on paigaldatud DIC-prisma. See prisma suudab valguskiire lagundada kaheks erineva polarisatsioonisuunaga valguskiireks (x ja y) ning need kaks kiirt moodustavad väikese nurga. Kondensaator joondab kaks valguskiirt paralleelselt mikroskoobi optilise teljega. Esialgu on kahel valgusvihul sama faas. Pärast proovi külgnevate alade läbimist tekib kahe valguskiire optilise tee erinevus, mis on tingitud proovi erineva paksuse ja murdumisnäitaja poolest. Objektiivi tagumisele fookustasandile on paigaldatud DIC prisma II, mis ühendab kaks valguslainet üheks. Sel ajal on kahe valguskiire polarisatsioonitasandid (x ja y) endiselt olemas. Lõpuks läbib kiir esimest polariseerivat seadet, analüsaatorit. Enne, kui kiir moodustab okulaaris DIC-kujutise, on analüsaator orienteeritud polarisaatori suhtes täisnurga all. Analüsaator ühendab kaks risti asetsevat valguslainet kaheks sama polarisatsioonitasandiga kiireks, põhjustades nende häireid. Optilise tee erinevus x- ja y-lainete vahel määrab, kui palju valgust edastatakse. Kui optilise tee erinevus on 0, ei liigu valgus analüsaatorit läbi; kui optilise tee erinevus on võrdne poole lainepikkusega, saavutab läbiv valgus maksimaalse väärtuse. Nii et hallil taustal näitab proovi struktuur valguse ja pimeduse erinevust. Kujutise parima kontrastsuse saavutamiseks saab optilise tee erinevust muuta DIC prisma II pikisuunalist peenreguleerimist reguleerides. Optilise tee erinevus võib muuta pildi heledust. DIC Prism II reguleerimine võib panna proovikeha peenstruktuur näitama positiivset või negatiivset projektsioonipilti, tavaliselt on üks pool hele ja teine tume, mis loob katsekehast kunstliku kolmemõõtmelise tunnetuse.
