Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




25.09.2019


14.09.2019


14.09.2019


08.09.2019


03.09.2019


26.08.2019


13.08.2019


13.08.2019


08.08.2019


06.08.2019





Яндекс.Метрика
         » » Поляризационный микроскоп

Поляризационный микроскоп

25.11.2017

При изучении оптических свойств кристаллического вещества в настоящее время пользуются главным образом поляризационным микроскопом, который в современном его виде носит характер универсального кристаллооптического прибора.

Однако в ряде случаев, кроме поляризационного микроскопа, в особенности при измерении оптических постоянных (показателей преломления), пользуются специальными приборами: гониометром со спектрометром для измерения показателей преломления в призмах, отшлифованных из кристаллического вещества, различного рода рефрактометрами для определения показателей преломления в пластинках, аппаратами для измерения углов оптических осей и рядом других дополнительных оптических приборов. Огромное значение имеет универсальный столик Федорова.

Основными частями поляризационного микроскопа являются (рис. 36 и 37): вращающийся столик, осветительный аппарат, тубус, линза Бертрана, окуляры, объективы, поляризатор и анализатор. Ход лучей изображен на рис. 38 и 39.
Вращающийся столик прикреплен к штативу; вращается вокруг оси, совпадающей с осью микроскопа; на краю столика нанесены деления через градус или полградуса; имеется нониус, при помощи которого можно особенно точно отсчитывать повороты столика. При столике имеются специальные зажимы для закрепления столика в неподвижном состоянии. В середине столика находится круглое отверстие для пропуска света, падающего с прикрепленного под столиком микроскопа зеркала, вогнутого с одной стороны и плоского с другой.

Иногда для установки дополнительных оптических приборов в столике имеется более крупного размера отверстие, прикрытое круглой пластиной с отверстием в середине ее. На столике иногда прикрепляются салазки для передвижки препаратов, для чего имеются специальные отверстия на краю столика, так же, как и отверстия для укрепления зажимов.

Под столиком прикрепляется осветительный аппарат, могущий подыматься и опускаться при помощи специальной кремальеры. В осветительном аппарате укреплен и нижний николь или поляризатор, в ряде моделей имеется также диафрагма.

Тубус представляет собой металлический цилиндр (трубку), прикрепленный к штативу и могущий передвигаться при помощи специальной кремальеры вдоль оптической оси микроскопа; он может передвигаться вверх и вниз при помощи простого винта (грубая установка) и очень точно при помощи микрометрического винта с делениями или без делений на головке его.
В нижнем конце тубуса имеются приспособления для прикрепления к нему объективов: в верхнюю часть тубуса вставляются окуляры. На верхнем конце тубуса имеются специальные углубления, в которые попадают выступы на окуляре; это устроено с той целью, чтобы окуляр, вставленный в тубус микроскопа, стоял во вполне определенном и неизменном положении.

В тубусе имеется ряд отверстий, в которые вставляются различные приборы и приспособления, в том числе верхний николь или анализатор. Тубус в одних микроскопах имеет неизменную длину, в других он состоит из двух труб, вставленных одна а другую, благодаря чему его можно удлинять и тем самым увеличивать расстояние между окуляром и объективом или другими частями микроскопа, находящимися внутри тубуса.

Линза Бертрана состоит из вставленной в специальную обойму линзы и служит для тога, чтобы увеличивать совместно с окуляром те изображения, которые получаются при работе с микроскопом над объективом (интерференционные фигуры в сходящемся свете). Обычно она вдвигается в тубус в специальное отверстие. Особенно хорошие результаты получаются в том случае, когда линза снабжена диафрагмой Бертрана, При работе с линзой Бертрана без диафрагмирования интерференционная фигура почти не видна или совершенно не проявляется,

В нижней части тубуса имеются специальные отверстия для введения в него компенсационных пластинок; часто имеются специальные кольцевые щиты, дающие возможность закрывать эти отверстия для зашиты объектива от пыли.

Окуляры Гюйгенса, применяемые в поляризационных микроскопах, отличаются присутствием креста из паутинных нитей, прикрепляемых таким образом, что одна из нитей находится в плоскости, проходящей через наблюдателя и микроскоп, другая располагается перпендикулярно к этой плоскости, т. е. параллельно направлениям колебаний в николях.

В некоторые окуляры можно вставлять пластинку с нанесенными на ней микрометрическими или иными делениями с целью определения размеров кристаллов, изучаемых под микроскопом.

Верхнюю линзу окуляра обычно можно передвигать с той целью, чтобы нити или микрометрические деления в окуляре были достаточно хорошо видны; при установке паутинных нитей на точное видение рекомендуется вынуть окуляр и рассматривать через него лист белой бумаги.

Обычно в микроскопах Лейтца и Винкеля применяются окуляры I, II, III и IV; I дает сравнительно малое увеличение и небольшое поле зрения, IV — большое увеличение и широкое поле зрения.

Окуляр, действуя как лупа, увеличивает действительное изображение предмета, даваемое объективом.

Объективы не отличаются от тех, которые применяются в биологических микроскопах. При исследованиях пользуются следующими объективами (микроскопы Винкеля-Цейсса, Лейтца и др.):

№ 0 и 1 (малое увеличение, большая передняя линза с большим фокусным расстоянием) — для общего обзора шлифа, не диафрагмируя поле зрения и удаляя присутствующий в составе осветителя специальный конденсатор; в присутствии конденсатора или при диафрагмировании освещается только часть поля зрения.

№ 2, 3 и 4 (среднее увеличение, небольшая передняя линза со средним фокусным расстоянием) — обычно применяются при исследовании горных пород, в особенности № 3; при работе следует оставлять под столиком микроскопа конденсатор, лишь немного опустив его вместе с осветителем, пока не получится особенно отчетливая картина наблюдаемого под микроскопом; для рационализации работы с микроскопом целесообразно не удалять конденсатор во время исследования.

№ 5, 6 и 7 (большое увеличение, очень малая передняя линза с малым фокусным расстоянием) — употребляются в тех случаях, когда нужно исследовать вещество при большом увеличении или когда производится специальное исследование в сходящемся свете, а также при изучении линий Бекке. При обычном исследовании применять № б и 7 не следует.

№9 и иммерсионные объективы применяются только

в исключительных случаях для изучения самых мелких деталей строения кристаллического вещества.

В том случае, когда желательно получать особенно большие увеличения при том же объективе, применяется тот же окуляр Гюйгенса с добавлением корректирующей линзы, благодаря которой поле зрения становится более плоским; такого рода окуляр особенно пригоден в случае производства микроскопических снимков.

Окуляры типа Гюйгенса носят название отрицательных, в отличие от положительных окуляров Рамсдена.

Для изучения шлифов применяются ахроматические объективы со специальными номерами, различными у различных систем микроскопов, с фокусными расстояниями часто 40, 32, 16 и 4 мм. Только высшего качества ахроматические объективы при увеличении окуляра в 12 раз или более не дают аберрации.

Для устранения хроматической аберрации, от которой не полностью освобождены ахроматические объективы, применяются апохромэтические объективы («апохроматы»). Практически при применении апохромата все изображения разных цветов видны в одной плоскости. Стекла этих объективов изготовляются из стекла и плавикового шпата. Изготовление их особенно затруднительно, и потому цена их особенно высокая. При изучении шлифов такого рода объективы применяются редко.
Объективы получают от объекта пучки лучей с различными углами расхождения, притом более сильные объективы — более широкие пучки, более слабые — более узкие. Если обозначим половину угла такого пучка а, показатель преломления среды, через которую проходит пучок, n, произведение n sin а = А называется нумерической апертурой объектива (рис. 40). Для сухих систем всегда А < 1, для иммерсионных водных всегда А < 1,33, для кедрового масла всегда А < 1,515. Яркость микроскопического увеличения пропорциональна А2/V, где V — общее увеличение микроскопа, т. е. увеличение, даваемое объективом v1, увеличиваемое окуляром, как лупой, в v2 раз, т. е. V = v1 * v2.

Величина апертуры объектива измеряется приборами, называемыми апертометрами. Часто применяется апертометр Метца как для сухого, так и для иммерсионного метода (рис. 41). Апертометр помещается на столик микроскопа, передняя матовая сторона его ярко освещается; микроскоп фиксируется на отверстие апертометра, и определяется апертура объектива.
Поляризатор состоит из поляризационной призмы различной конструкции, вставляемой под столиком микроскопа.

При помощи нанесенных на обойме, в которую вставляется поляризатор, делений его устанавливают так, чтобы направление колебаний в нем было параллельно одной из нитей в окуляре. Раз закрепленный, он не должен поворачиваться.

Анализатор, состоящий также из поляризационной призмы той или иной конструкции, обычно вдвигается в тубус микроскопа и легко может быть оттуда выдвинут. Анализатор обычно не вращается; в некоторых моделях он может поворачиваться на 90°. В последнем случае необходимо проверять нажимом пальца точную установку его на 0 или 90°.

В специальных случаях применяют накладной анализатор с нанесенными на его нижнем крае делениями; его кладут на окуляр; внутренний диаметр его немного лишь больше диаметра верхней части окуляра; применяя накладной анализатор, обязательно вынимают из тубуса вдвигаемый в него анализатор.

Основные правила работы с микроскопом. Необходимо всегда помнить, что при бережном обращении микроскоп может работать без ремонта многие годы.

При работе с микроскопом нужно знать следующие правила:

1. Необходимо микроскоп поставить прямо против себя, сесть возможно более удобно, без напряжения, так, чтобы глаз приходился на уровне окуляра.

2. Следует защищать свои глаза от яркого постороннего света (лампы, окна), лучше всего при помощи ширмочек.

3. При работе с объективами большого увеличения необходимо вначале осторожно опустить тубус почти до соприкосновения объектива с покровным стеклом шлифа, затем, медленно поднимая, навести на фокус. Без этой предосторожности можно повредить и шлиф, и объектив.

4. Вынимая объективы, никогда нельзя класть их на бок, обязательно ставить их вертикально.

5. Вынимая окуляры, никогда нельзя класть их на бок, так как они легко могут скатиться со стола; необходимо ставить их вертикально и обязательно верхней линзой вверх.

6. He развинчивать объективов.

7. He развинчивать и не трогать внутри пальцами окуляров, так как этим окуляры с паутинными нитями приводятся в негодность (нити защищены только верхней линзой окуляра).

8. He вставлять микрометрические пластинки в окуляры с паутинными нитями, так как нити тотчас же разрываются.

9. При установке нитей окуляра на хорошую видимость передвигать верхнюю линзу осторожно, иначе нити рвутся.

10. Протирать наружные поверхности стекла окуляров и объективов следует только в самом крайнем случае, применяя хорошо промытое полотно и специальные замши.

11. Ни в коем случае не изучать с большими увеличениями шлифы рыхлых пород, не прикрывая их покровным стеклом.

12. Нельзя пользоваться химическими реагентами, не защитив предварительно объектив от действия их, в первую очередь покровным стеклом.

13. При переносе микроскопа необходимо поддерживать его снизу, ставя его ка ладонь одной из рук.

14. Перенося микроскоп в ящике, необходимо прежде всего проверить, заперт ли ящик, иначе микроскоп может выпасть из него.

15. При работе с микроскопом необходимо оберегать свои глаза. Для этого надо: а) смотря в микроскоп одним глазом, не закрывать другого; б) устанавливать микроскоп на бесконечность, для чего сперва смотрят на отдаленный предмет, затем, посмотрев в микроскоп, быстро устанавливается микрометрическим винтом ясность поля зрения.

Центрировка микроскопа. Прежде чем приступить к исследованию минералов в шлифе, необходимо центрировать микроскоп, т. е. привести в совпадение ось микроскопа, которая дается пересечением паутинных нитей, с осью вращения столика микроскопа. Это особенно необходимо делать при больших увеличениях. При перемене объективов центрировка может несколько нарушаться. Лишь некоторые микроскопы не нуждаются в центрировке, именно микроскопы с одновременно вращающимися окулярами и николями и микроскопы, в которых вращается столик вместе с объективами.

В остальных микроскопах центрировка производится при помощи двух взаимно перпендикулярных винтов, находящихся в одних микроскопах на тубусе, в других в обойме объективов. Вращая столик микроскопа, находят, что центр вращения его лежит в стороне от пересечения нитей в окуляре; заметив положение центра вращения, помещают в нем, передвигая препарат, маленькое зернышко (при вращении столика оно вращается в таком случае вокруг себя, не сдвигаясь с места) (рис. 42). Если винты параллельны нитям в окуляре, вращая одним винтом, приводят центр вращения на одну аз нитей; вращая вторым винтом, приводят его на пересечение нитей; если центрировка не вполне достигнута, ту же операцию производят снова, пока какая-либо точка препарата, помещенная в центре ноля зрения, при вращении столика микроскопа будет неизменно сохранять свое положение. В том случае, когда винты образуют с нитями в окуляре угол 45°, окуляр с перекрещенными нитями поворачивают на 45° и затем производят того же рода передвижения оси объектива, как и в первом случае. Если зернышко описывает круги скачками и не представляется возможным центрировать микроскоп, следует считать, что его необходимо ремонтировать.
Юстировка николей и нитяного креста. Для определения точности пересечения нитей под углом 90° друг к Другу в центре поля зрения помещают минерал с прямыми линиями ограничения (турмалин, апатит, натролит, биотит); поворачивая столик микроскопа, приводят в совпадение прямой край кристалла с одной из нитей окуляра. Сделав отсчет, поворачивают столик на 90° и наблюдают, параллельна ли вторая нить тому же краю кристалла или нет. Если нити не взаимно перпендикулярны, необходимо передать окуляр мастеру для исправления. Нити окуляра должны быть строго параллельны сечениям николей. Проверка производится таким образом: тот же двоякопреломляющий минерал с прямыми краями ограничения или трещины спайности устанавливают в центре поля зрения так, чтобы прямой край его или трещина спайности были параллельны одной из нитей в окуляре; при скрещенных николях пластинка должна быть темной, если данная нить стоит параллельно сечению поляризатора; затем делается такая же проверка для второй нити. Если минерал не угасает, необходимо дать мастеру микроскоп на исправление, иначе ряд выводов во время производства исследования минералов будет неправилен.

Для проверки правильности взаимного положения николей вынимают объектив и окуляр и, скрестив николи, наблюдают, насколько затемнено освещенное, без перекрещенных николей, нижнее отверстие тубуса микроскопа. Если затемнение неполное, необходимо от руки внести поправку в положение поляризатора, повернув его на соответствующий угол в ту или другую сторону. Вслед за этим необходимо снова проверить правильность юстировки нитей в окуляре.

Определение плоскости колебаний поляризатора. Для определения характера плеохроизма и точного определения показателей преломления иммерсионным методом, необходимо знать, в какой плоскости совершаются колебания света, вышедшего из поляризатора.

Удобнее всего воспользоваться шлифом биотита. В качестве шлифа выбивают такой разрез этого минерала, где особенно резко было бы изменение окраски его (плеохроизм) при повороте столика микроскопа. Установив кристалл так. чтобы он был наиболее интенсивно окрашенным, замечают положение ясно видимых трещин спайности в биотите. Они в данном случае параллельны одной из нитей окуляра и той плоскости, в которой происходят колебания света, выходящего из поляризатора (сокращенно — плоскости колебаний поляризатора). В микроскопах Лейтца это направление соответствует вертикальной нити окуляра, в микроскопах фирм Винкеля-Цейсса и Рейхерта — горизонтальной нити. Положение плоскости колебаний для данного микроскопа необходимо раз и навсегда заметить и записать.

Порядок исследований под микроскопом. Исследования породообразующих минералов под микроскопом необходимо производить последовательно в строго определенном порядке, так как тем самым сберегается время. В том же порядке производится изучение и самой методики исследования оптических свойств породообразующих минералов.

Изучение породообразующих минералов, как и вообще всяких кристаллических тел, производится обычно в так называемых шлифах, т. е. тонких пластинках, изготовленных путем шлифования из горных пород, минерала или другого твердого кристаллического вещества. Обычно при петрографических исследованиях пользуются шлифами, толщина которых достигает всего 0,02,5 мм. Так как приготовить шлиф такой именно толщины далеко не всегда удается, толщина шлифов колеблется в большинстве случаев в пределах от 0,02 до 0,03 мм.

В некоторых случаях из отдельных минералов приготовляют для более детального исследования, если только возможно, специальные более толстые пластинки, дающие возможность подробнее изучать отдельные свойства этих кристаллических веществ; толщина такой пластинки может быть крайне разнообразна в зависимости от цели, для которой она приготовляется, и от того, насколько она при более или менее значительной толщине остается прозрачной.

Шлифы приклеиваются канадским бальзамом к толстому предметному стеклу (применяется стекло по возможности лучше полированное) и покрываются сверху канадским бальзамом и тонким покровным стеклом. На шлифе наклеивается этикетка, на обратной стороне алмазом выцарапывается номер шлифа. Шлиф всегда кладут на столик микроскопа п о-кровны м стеклом вверх, иначе при большом увеличении можно легко раздавить шлиф, так как толщина слоя канадского бальзама и предметного стекла больше, чем фокусное расстояние объектива, дающего большое увеличение.

Порядок исследований следующий.

Препарат изучают сперва при одном поляризаторе, не вынимая поляризатора, но хорошо осветив поле зрения, обычно несколько опустив осветительный аппарат до наилучшей степени освещения поля зрения (не особенно яркое и не слишком слабое, но обязательно равномерное освещение). Обычно среднее увеличение (объектив № 3).

При одном поляризаторе изучают:

1. Общий состав шлифа (состоит ли он из одного или нескольких различных веществ, из одного индивидуума или агрегата нескольких зерен одного минерала или минералов различного состава), очертания отдельных минералов, углы между прямыми линиями элементов ограничения, если таковые имеются.

2. Трещины спайности, их характер, углы между ними, отношение к линиям ограничения.

3. Показатели преломления минералов.

4. Точечные включения стекла, жидкостей и газов.

5. Размеры минералов, их толщина.

6. Толщина шлифа (грубо).

7. Цвет минералов и предварительно плеохроизм их.

После этого исследования производятся при двух николях.

Вдвигают анализатор.

I. Параллельный свет. Обычно среднее увеличение (объектив № 3):

1. Устанавливают различия между кристаллами и минералами однопреломляющими и двоякопоеломляющими.

2. Определяют силу двойного лучепреломления.

3. Измеряют толщину шлифа (более точно),

4. Измеряют углы угасания.

5. Определяют оптический характер удлинения.

6. Изучают двойники и оптические аномалии.

II. Сходящийся свет. Большое увеличение (объектив № 7).

1. Устанавливают принадлежность минерала к оптически одноосным или двуосным кристаллам.

2. Определяют оптический характер минерала.

3. Измеряют углы между оптическими осями.

4. Изучают дисперсию оптических осей и биссектрис.

5. Определяют оптическую ориентировку (положение оптической индикатрисы в кристалле), с указанием на совпадение тех или иных показателей преломления, т. е. осей индикатрисы (Ng, Nm и Np), с кристаллографическими осями а, b и с или, в случае несовпадения, определяют углы между осями кристаллографическими и индикатрисы; должно быть указано также и положение плоскости оптических осей.

III.Детальное изучение плеохроизма.