光學(xué)顯微分析

1、關(guān)于光學(xué)顯微分析第一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022列文虎克在17世紀(jì)中期制作的復(fù)式顯微鏡20世紀(jì)初的顯微鏡多用途顯微鏡第二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022光學(xué)顯微鏡分類幾何光學(xué)顯微鏡 生物、倒置、金相、暗視野顯微鏡等。物理光學(xué)顯微鏡 偏光、相差、干涉、相差偏光、相差干涉、相差熒光顯微鏡等。信息轉(zhuǎn)換顯微鏡 熒光、圖像分析、聲學(xué)、照相、電視顯微鏡及顯微分光光度計(jì)等。特種光學(xué)顯微鏡 高溫、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等。第三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022一 光的物理本質(zhì)二 光學(xué)顯微分析原理 三 偏光顯微鏡和相差顯微鏡的原理與構(gòu)

2、造本章提綱四 光學(xué)顯微分析制樣方法 五 光學(xué)顯微分析在材料研究中的應(yīng)用第四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022青藍(lán)第一節(jié) 光的物理本質(zhì) 一 波粒二象性第五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022色散實(shí)驗(yàn)第六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 光是橫波振動(dòng)方向與傳播方向垂直。在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光矢量有不同的振動(dòng)狀態(tài)。垂直于光傳播方向的二維平面內(nèi)光矢量的振動(dòng)狀態(tài)，叫光波的偏振態(tài)。 按偏振態(tài)，光波分為自然光和偏振光。二 自然光與偏振光第七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 光源中包含許多分子和

3、原子，不同的原子或分子所發(fā)光波(或同一原子不同時(shí)刻所發(fā)光波)，振動(dòng)方向、振幅、初始相位各不相同。 在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，觀測(cè)的最小時(shí)間間隔內(nèi)，各個(gè)方向的振動(dòng)幾率相同，稱為自然光。1 自然光第八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 迎光矢量圖：表示迎(逆)著光時(shí)，垂直于光傳播方向的平面內(nèi)振動(dòng)方向的矢量圖。 迎光矢量圖上，自然光是均勻分布的輻射線。等效第九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/20222 完全偏振光 線偏振光 光振動(dòng)電矢量總是在一個(gè)固定的平面內(nèi)(又稱平面偏振光)。在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)，電矢量端點(diǎn)的軌跡是一條直線。第十張，PPT共四十六

4、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 迎光矢量圖上，線偏振光是一條直線。 自然光可等效為兩振幅相等、互相垂直、無(wú)相位關(guān)系的線偏振光。第十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022(2) 圓偏振光 垂直于光傳播方向的固定平面內(nèi)，光矢量的大小不變，但隨時(shí)間以角速度旋轉(zhuǎn)，其末端的軌跡是圓，這種光叫做圓偏振光。在某一固定時(shí)刻t，傳播方向上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光矢量的端點(diǎn)軌跡是螺旋線。第十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 垂直于光傳播方向的平面內(nèi)，右旋圓偏振光的電矢量隨時(shí)間變化示意圖 迎光的傳播方向觀察到的圓偏振光的光矢量隨時(shí)間變化是右旋的圓偏振光，稱為右旋

5、圓偏振光；反之，叫左旋圓偏振光。第十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 橢圓偏振光 垂直于光傳播方向的固定平面內(nèi)，光矢量的方向和大小都在隨時(shí)間改變，光矢量的端點(diǎn)描出一個(gè)橢圓，叫橢圓偏振光。左旋橢圓偏振光電矢量隨時(shí)間逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/20223 部分偏振光 由自然光和完全偏振光組成的光： (1) 自然光+線偏振光； (2) 自然光+圓偏振光； (3) 自然光+橢圓偏振光。第十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022一 光學(xué)顯微鏡成像原理第二節(jié) 光學(xué)顯微分析原理單個(gè)透鏡成像，光路等效為：物S像SL第

6、十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022第十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022單目與雙目光學(xué)金相顯微鏡第十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 平行光經(jīng)凸透鏡會(huì)聚，在焦平面上形成的衍射圖樣 點(diǎn)物成像，會(huì)形成一個(gè)一定大小的愛(ài)里斑(Airy disk)。由于衍射現(xiàn)象，會(huì)使圖像邊緣變得模糊不清，分辨率下降。二 光學(xué)顯微鏡主要參數(shù)1 分辨率Df第十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022愛(ài)里斑愛(ài)里斑直徑：第一級(jí)暗環(huán)直徑 d 中央明紋區(qū)域，邊界是第一級(jí)暗紋極小值第一暗環(huán)對(duì)應(yīng)的半張角 理論計(jì)算：第二十張，P

7、PT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 點(diǎn)物S和S1 對(duì)透鏡中心 O 的張角，等于其分別相應(yīng)的中央零級(jí)衍射中心S、 S1 對(duì)O的張角。如圖，可分辨這兩個(gè)物點(diǎn)；當(dāng)兩個(gè)物點(diǎn)距離足夠小時(shí)，就有能否分辨的問(wèn)題。 瑞利判據(jù)：點(diǎn)物S1的愛(ài)里斑中心恰好與另一個(gè)點(diǎn)物S2的愛(ài)里斑邊緣相重合時(shí)，恰可分辨兩物點(diǎn)。S1SSS1LO第二十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022可分辨恰可分辨不可分辨S1S2S1S2S1S2兩愛(ài)里斑中心距d0恰好等于愛(ài)里斑半徑第二十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 電子顯微鏡以加速的電子束代替自然光束，波長(zhǎng)約0.1nm，

8、用來(lái)觀察物質(zhì)結(jié)構(gòu)。波長(zhǎng)鏡頭直徑 天文望遠(yuǎn)鏡口徑很大：世界最大的天文望遠(yuǎn)鏡直徑16米，智利。第二十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/20222 放大倍數(shù)M =OM/眼=1000 3 數(shù)值孔徑 N. A.=n sin0 4 焦深(焦點(diǎn)深度或焦長(zhǎng))：透鏡像平面允許的軸向偏差景深：透鏡物平面允許的軸向偏差第二十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022第三節(jié) 光學(xué)顯微鏡的原理和構(gòu)造 一 偏光顯微鏡 1 原理 2 結(jié)構(gòu) P21單偏光顯微鏡正交偏光顯微鏡第二十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022二 相差顯微鏡 1 原理 2 結(jié)構(gòu)環(huán)形光闌位相

9、板共軛面補(bǔ)償面第二十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/20221 取樣(Sampling)代表性的部位;軟金屬：手鋸或鋸床切割；硬而脆的材料(如白口鑄鐵)：錘擊；極硬材料(如淬火鋼)：砂輪切片機(jī)或線切割；大工件：氧氣切割試樣大小: 直徑(12-15)mm、高度(或邊長(zhǎng))12-15mm的圓柱體或正方體。第四節(jié) 光學(xué)顯微分析制樣方法樣品光片制備步驟： P44第二十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/20222 鑲樣(Inlay) 鑲樣方法很多，如低熔點(diǎn)合金鑲嵌、電木粉或塑料鑲嵌和機(jī)械夾持等，多用電木粉鑲嵌。第二十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/

10、20/20223 研磨(Grind) 粗磨：砂輪機(jī)。軟材料：銼刀銼平, 壓力要適度、均勻。磨制過(guò)程中要不斷用水冷卻試樣；試樣倒角。 細(xì)磨: 每換細(xì)一級(jí)砂紙時(shí)，應(yīng)先將試樣清洗干凈，以免把粗砂粒帶到下一級(jí)砂紙上去，再將試樣的磨制方向調(diào)轉(zhuǎn)90，即磨制方向與上一道磨痕方向垂直。 試樣表面磨痕變化第二十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022拋光(Polishing) 目的：去除細(xì)磨后留下的細(xì)微磨痕，使磨面呈光亮鏡面。機(jī)械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光等。 過(guò)程：拋光機(jī)：300-500rpm，粗拋和精拋。粗拋：轉(zhuǎn)速高；精拋或拋軟材料，轉(zhuǎn)速低。 拋光布: 粗拋時(shí)常用帆布或粗呢，精拋時(shí)常用絨

11、布、細(xì)呢或絲綢等。拋光時(shí)需不斷向拋光盤(pán)上滴注拋光液，以產(chǎn)生磨削和潤(rùn)滑作用。 拋光液常采用Al2O3、MgO或Cr2O3等細(xì)拋光粉(粒度約為0.3-1m)的水懸浮液(A12O3：5l0g/L)。拋光試樣的磨面應(yīng)均勻、平正地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤(pán)上，并沿盤(pán)的半徑方向從中心到邊緣往復(fù)移動(dòng)。壓力不宜過(guò)大；拋光時(shí)間一般約3-5分鐘。試祥用水沖洗干凈，吹干待用。第三十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 一般，浸蝕到試樣磨面稍發(fā)暗即可。若浸蝕過(guò)重，應(yīng)重新拋光，再行浸蝕。浸蝕后立即用清水沖洗，必要時(shí)再用酒精清洗。最后用吸水紙吸干或用吹風(fēng)機(jī)吹干。5 浸蝕(Ething) 目的：浸蝕劑浸蝕，顯

12、示其顯微組織，化學(xué)腐蝕。純金屬或單相金屬, 化學(xué)溶解過(guò)程；晶界處，原子排列混亂，且能量較高，易受浸蝕而呈現(xiàn)凹溝。垂直光線照下，各部位反射進(jìn)入物鏡的光線不同，顯示出晶界及明暗不同的晶粒。兩相或兩相以上合金的浸蝕，是一個(gè)電化學(xué)腐蝕過(guò)程微電池：具有負(fù)電位的一相成為陽(yáng)極，被迅速溶解而凹陷；陰極保持原來(lái)的光滑平面。第三十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022 第五節(jié) 光學(xué)顯微鏡在材料研究中的應(yīng)用第三十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022第三十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022一 聚合物的結(jié)晶1 球晶PEO結(jié)晶過(guò)程中球晶生長(zhǎng)的正

13、交偏光顯微鏡照片 第三十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022聚丙烯球晶的黑十字消光(55) 聚乙烯球晶的同心消光環(huán)(720) 第三十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/20222 樹(shù)枝晶聚乙烯的樹(shù)枝晶(70，二甲苯稀溶液) 第三十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022熱致型液晶按分子排列狀態(tài)分為:向列相 近晶相 膽甾相3 液晶第三十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022不同轉(zhuǎn)速下混合的PVC/PE共混物的相形態(tài)(質(zhì)量比為1:1，暗區(qū)為PVC)轉(zhuǎn)速/r/min：a:30 b:50 c:100二 聚合物多相

14、體系第三十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022150r/min下不同混合時(shí)間的LDPE/PVC熔融共混物的相形態(tài)(質(zhì)量比為7:3)時(shí)間/min：a:5 b:15 c:25 d:35第三十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022不同轉(zhuǎn)速下熔融混合的LDPE/PVC共混物的相形態(tài)的演化(質(zhì)量比為7:3)a:150r/min混合25minB:再在50r/min下混合25min第四十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022絢麗多姿的晶體三 無(wú)機(jī)材料第四十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022解理、貝克線、糙面、突起；消光玻璃結(jié)石中的鱗石英 P52第四十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022第四十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8/20/2022龍門(mén)石窟解理面曾榮昌科學(xué)網(wǎng)博客/home.php?mod=space&uid=114283&do=blog&id=498303解理，Cleavage礦物等結(jié)晶物質(zhì)以平面為界劈裂開(kāi)來(lái)而形成光滑面的傾向，通常沿著晶體中鍵結(jié)較弱的方向產(chǎn)生，可以反映出晶體的結(jié)構(gòu)（晶形），是判斷礦物種類的依據(jù)之一。有此現(xiàn)象的晶體所產(chǎn)生的平面稱為解理面。