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偏光技術在材料研究中的應用介紹

來源:微儀光電(天津)有限公司   2023年12月07日 11:36  

微分干涉顯微鏡會使用到偏光技術來對材料進行研究,而其中的微分干涉顯微鏡偏光檢測的工作原理又是怎樣的呢?下面就一起來了解一下!

應用偏振光研究材料組織,已有近百年的歷史。偏振光金相研究也有幾十年的時間,主要用于以下兩方面。

①金屬顯微組織的研究,有一些金屬及合金,用一般金相顯微鏡無法觀察其真實組織,而在偏振光照明下,顯微組織。晶粒大小及位向等則清晰可辯;對于經受大量塑性變形的金屬,偏振光下還可以測定其擇優取向。  

②鑒定非金屬夾雜物

偏振光的基礎知識:  

從物理光學可知,如果光波的振動方向都互相平行,只在一個固定方向振動的光稱線偏振光,簡稱偏振光。偏振光的振動方向和傳播方向所組成的面稱振動面。天然光通過起偏鏡后可成為線偏振光。偏振光可用檢偏鏡來檢查。不同狀態的偏振光通過檢偏鏡后,將有不同的變化規律。  

對于線偏振光,當起偏鏡與檢偏鏡成正交位置時,通過檢偏鏡的光線最弱。因此起偏鏡與檢偏鏡的相對位置每轉90°交替出現強度最大和消光。  

對于圓偏振光,不論檢偏鏡的位置如何,總有等量的偏振光通過檢偏鏡,光的強度不變,無消光現象。

對于橢圓偏振光,光的強度隨檢偏鏡的位置而改變,起偏鏡與檢偏鏡之間的相對位置每轉90°交替出現強度的極大和極小。  

偏振光通過各向異性的單軸晶體時將產生雙折射現象,分成尋常光(O光)和非尋常光(e光),它們在晶體內的傳播速度不同,因而造成光程差ΔL0符合一定條件時,出射光可成為橢圓偏振光。偏振光通過一些非金屬夾雜物時,將產生上述效應而獲得橢圓偏振光。當試樣被線偏振光照射時,從平滑外表面反射的光仍為線偏振光,不能通過正交位置的檢偏鏡,因而在目鏡中看到黑暗;但在夾雜物處,光線既在外表面反射,又從夾雜物和金屬之間的界面反射后再經夾雜物折射出來,成為具有不同橢圓度的橢圓偏振光。能通過正交位置的檢偏鏡而進入目鏡,因此在目鏡中能清楚地看到夾雜物,所以偏光顯微鏡可用來觀察鑒定非金屬夾雜物。  

金屬材料按其晶體結構不同可分為各向同性與各向異性。立方點陣的金屬都具有各向同性的特征,一般情況下對偏振光不起作用。非立方點陣的金屬,如六方晶系,三斜晶系,正方晶系等金屬都屬各向異性,對偏振光的反應極為靈敏。  

當偏振光照射到一個多晶體的各向異性的金屬磨面上時,假如偏振光與某一晶粒的光軸成φ角,則反射光(為線偏振光)的振動面將旋轉一個ω角,它使得反射偏振光與檢偏鏡改變了原來的正交位置,部分反射偏振光能通過檢偏鏡進入目鏡。由于各個晶粒光軸方向各不一樣,φ角不等,因而每一個晶粒的反射偏振光的振動面旋轉的角度ω也不同,通過檢偏鏡的光線強度也不同,因而我們能夠在目鏡中觀察到明暗不一的多晶粒。對于弱各向異性的金屬,往往將檢偏鏡偏轉極小角度,可以使晶粒明暗差別顯著。金相映相襯度提高有利于組織觀察。以密排六方晶格的鋅為例,其晶體結構造成了光學各向異性,可以利用偏光技術觀察。

其實在使用顯微鏡的時候,可以通過觀察不同的被測物來選擇不同的觀察方法

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