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偏光显微镜的构造

偏光显微镜的构造

作偏光观察时,一般使用专用的偏光显微镜(图11.2),也可以在万能显微镜上装配用于偏光观察的专用附件。与普通显微镜相比,偏光显微镜有以下几个专用附件;

 

1.旋转载物台

在偏光显微镜个必须使用可以调中、并且边缘刻有角度的放转载物台(图6.7)。为了进行晶体方位角的测定和品体的鉴定,往往有必要认告个方向观察被检物体,为此现在已经出现了一种万能旋转载物台(图11.3)。它可以使标本在二维力向任意转动,使用非常方便。

由于偏光显微镜多用于用落射光照明观察不向厚度的岩石或金属物体,因此载物台的升降较为方便,而且粗调有较大的运动范围。

2.起偏振器和检偏振器

起偏扳器又称为偏光器,它的作用是产生线性偏振光照明,一般安装在集光器下。但这种形式的起偏振器不能充分利用集光器孔径,因此现在一殷采用把尼科耳棱镜和策光器合在一起的伯光集光器。当利用落射光照明时,把起侗振器插入光源与落射光照明器之间。

检偏振器又称为校光器,它一般被固定在显微镜筒内或在目镜筒上端。在现代显微镜内往往安装在镜台与双目镜筒之间,它能够旋转,并具有表示旋转角度的刻度。

在用于定性的最简单偏光显微镇中,往柞只有一个起偏振器,而检偏振器大多数被镜简中的一个槽沟所代替。在专门设计的偏光显微镜中,起偏拔器往往装在一个有刻度的框架上并能够读出旋转角度。

起偏振器和检偏振器在1950年以前都是使用昂贵的尼科耳棱镜或Thompson棱镜;而现在一般使用刀形起偏振器产生平面偏振光。这种效果是建立在能够吸收O--光线并透址E--光线的二色性物质的基础上的,这种二色性现象从属于一定的波长。刀形起偏拉器可以同尼科耳棱镜相比美,在较先进类型的偏光显微镜中它特别适用于定量工作。当然,偏扳光棱镜仍然经常使用。

在偏光显微镜中如果起偏振器处于固定位置而检偏振器可以旋转(或两者相反),且当起偏振器和检偏振器的主平面平行时,在镜筒上观察视场变得非常明亮(亮度处于最大值);如果旋转检偏振器使两者之间的角度增大到90°,视场就完全变暗,也就是说在起偏振器和检偏振器十字交叉的情况下(即所谓“十字棱镜”),没宵光线通过。如果把一个双折射物体引入光路中的十字棱镜之间,实际上在集光器和物镜之间,则在这个物体的位置上可以通过变化的光量。对于任何各向异性的物质来说,当标本在物台上旋转时,物体像的亮度格从最大值到零有4次变化(团11.4)。当然这种物体不能从与光抽平行的方向观察,因为在这种情况下它将变成一个各向同性的物质。

 

因此,当方位角(即离开偏振器光线的振动平面和两个在物体中的特定方向之间的角度)是45°时,在保上就可以显示最大的壳度;当方位角为0°时就会出现完全的黑暗。所以,当把具有各向异性物质的显微镜标本在物台上旋转,方位角从0°到45°进行连续转动时将会出现不同的情况,它被观察时,一条正常光线和一条异常光线以不同的速度通过,当成像时两条光线重新结合,但是一条将落后于另一条。这种各向异性物体的相位延迟或相位差一般可以用符号厂表示,它与双折射(Ne—No)有关,而(Ne—No)是随着在特殊位量和厚度中的方位角所变化的,根据下面的公式;

Γ=(Ne—No)t

式中,Γ可以用nm表不,用设备齐全的俏振光显微镜可以非常准确地测量相位差。

此外,在检偏振器振动平面—上发生的干涉会引起色彩干涉,这种被称为色偏振光的现象在使用“白”光时很容易被观察到。同时通过交叉检偏振器的光的波长与在双折射物体中产生的厂有关,因此色偏振可以被用于测量在物体中发生的相位延迟。当形成的色彩在最大强度的光被观察到的位量(图11.4中当物体旋转超过360°时的4个位置)近行分解时,可以得到关于物体物理学特性的一些资料,然而生物学标本中的相位延迟列于产生色偏振往往是太小了。

当相位延迟大约在100nm时色彩干涉才能被服睛所察觉,直到大约550nm,每增加20一30nm就会引起干涉色彩上的质的变化。在厂值超过550nm时会重新发生第2级新的干涉色彩,并且在2×550nm时会观察到第3级重复干涉色彩。随着级别的增加色彩变化就逐渐减少,因为对于多于一种色彩的消光机会就会增加:从第7级就会出现“高级别的白光”。所有这些复杂的变化都可以用Michellevy色谱进行分析.因此当物体的厚度已知时,借助于25nm精确的一定色彩就可以谈出双折射的(Ne—No)的数值,由于对于大多数结品材料的(Ne—No))的值是已知的,于是用这种方法就可以鉴定一个物体中的共种品体物质。

3.补偿器

在偏光显微镜个帛常使用补偿器,这是一种增高或减低由物体产生的相位延迟的装置。—般放入镜简的光路中,根据补偿器的类型,相位的变化可以固定或变化。一种经常使用的简单类型的补偿器是1/4λ波板(图11.5右),这是一个能给光程巾引1/4λ(140--150nm)双折射的云母或石英板,它将带来大约150nm的较高水平的干涉色彩。具有固定效果的另一种补偿器是引起550nm延迟的第1级红色板。还有一种可变补偿器(图11.5左),它是一块在光路中的厚度可以被改变的石英楔。在这种装置里两个各向异性板的复合体相对地斜插在光铀上,它的倾斜角与一定的相位差相适应。可变补偿器在最良好的实验中可以测定一个nm的十分之几小的相位差。这种补偿器也可以完全用于定性工作,例如寻找在具有微弱双折射物体和背景之间的最适反差.或者确定例如在胶原蛋白纤维中存在的双拆射的符号(+或-)。

在偏光显微镜的镜筒上,往往具有一些插入孔,用以插入起偏振器、校偏振器、补偿器等装置。作精细的偏光观察时,要严格调节物镜中心,因此一般使用横插型的单个更换的物镜,很少使用物镜转换器。