Obserwacja w świetle spolaryzowanym przy użyciu obrazów minerałów o wysokiej rozdzielczości
Powiększone obserwacje minerałów zawartych w rudach i skałach są niezbędne w wielu dziedzinach, takich jak budowa instalacji w przemyśle naftowym, badania materiałowe w przemyśle budowlanym oraz badania i rozwój na uniwersytetach. W wielu przypadkach trudno jest zidentyfikować substancje zawarte w minerałach wizualnie, za pomocą lupy lub innych obserwacji makroskopowych, dlatego stosuje się mikroskopy petrograficzne.
W tej części przedstawiono podstawowe informacje na temat mikroskopów petrograficznych, objaśniono typowe narzędzia do obserwacji minerałów oraz przedstawiono przykłady obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym przy użyciu naszego mikroskopu cyfrowego 4K.
- Różne metody obserwacji minerałów do różnych celów
- Co to jest mikroskop petrograficzny?
- Co to są nikole (równoległe i krzyżowe)?
- Elementy obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym
- Przykład zastosowania mikroskopu cyfrowego 4K do obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym
- Mikroskop cyfrowy 4K umożliwiający obserwację i analizę różnych obiektów, w tym minerałów
Różne metody obserwacji minerałów do różnych celów
Podczas obserwacji i identyfikacji struktur rud i skał lub mikroskopijnych agregatów mineralnych i form krystalicznych w ich pęknięciach przy małych powiększeniach (poniżej 100x) używa się mikroskopu stereoskopowego, który zapewnia widzenie dwuoczne i ma większe powiększenie niż lupa (która zapewnia powiększenie tylko około 10x).
Z drugiej strony, próbka jest przygotowywana na szkiełku, a mikroskop petrograficzny jest wykorzystywany do obserwacji rodzajów i struktury minerałów w rudach i skałach. Generalnie, minerały i ich struktury obserwuje się i identyfikuje przy powiększeniach 50x i większych.
Co to jest mikroskop petrograficzny?
Mikroskop petrograficzny to rodzaj mikroskopu optycznego wykorzystującego światło spolaryzowane, które przenosi światło drgające w ustalonym kierunku, umożliwiając obserwację z wykorzystaniem różnych kierunków drgań światła w zależności od materiału. W mikroskopie petrograficznym stosuje się obiektyw z zamontowanymi pryzmatami Nikola (płytki polaryzacyjne lub filtry polaryzacyjne; wyjaśnienie w dalszej części) oraz oświetlenie.
W ogólnych mikroskopach petrograficznych stosuje się płytkę polaryzacyjną zwaną pryzmatem Nikola lub nikolem (polaryzator), która zmienia światło wypromieniowane na światło spolaryzowane. Stan światła spolaryzowanego, które przeszło przez próbkę, jest następnie wykrywany za pomocą analizującego nikola (analizatora), kolejnej płytki polaryzacyjnej umieszczonej między obiektywem a okularem. Stan ten jest przekształcany na kontrast między jasnym i ciemnym światłem lub między różnymi kolorami na próbce, co pozwala na wizualizację optycznych właściwości obiektu.
Zasada ta może być wykorzystywana do identyfikacji mikroskopijnych minerałów zawartych w skałach oraz do selektywnego wychwytywania i obserwowania struktur skalnych w zależności od właściwości optycznych minerału w warunkach światła spolaryzowanego. W przypadku obserwacji rud i skał, obiekt jest cięty na grubość około 0,03 mm i przygotowywany jako próbka na szkiełku szklanym, które umieszcza się na stoliku, zapewniając przejście światła przez próbkę.
Ponieważ mikroskopy petrograficzne mogą powiększać obiekty mikroskopowe w celu obserwacji ich właściwości optycznych, urządzenia te są stosowane nie tylko do badania minerałów, ale także do badania różnych przedmiotów, takich jak szkło, tworzywa sztuczne (folie itp.), polimery, włókna, materiały polimerowe oraz leki wytwarzane z materiałów polimerowych.
Co to są nikole (równoległe i krzyżowe)?
Zwykłe światło drga w różnych kierunkach. Światło to można zmienić tak, aby drgało w jednym kierunku (spolaryzować), przepuszczając je przez filtr polaryzacyjny (płytkę polaryzacyjną) zwany pryzmatem Nikola. Zmiana kierunku polaryzacji światła poprzez obrót strony próbki względem pryzmatu Nikola zmienia kierunek drgań rejestrowanego światła, umożliwiając selektywne wykrywanie określonego obiektu i jego cech.
Poniżej przedstawiono dwa rodzaje typowych metod obserwacji w świetle spolaryzowanym z wykorzystaniem pryzmatów Nikola.
- A
- Światło
- B
- Pryzmaty Nikola
- C
- Kierunki drgań
Równoległe pryzmaty Nikola
Odnosi się to do obserwacji preparatu przygotowanego na szkiełku szklanym z pryzmatami Nikola ułożonymi w tym samym kierunku, układ ten nazywany jest również otwartym nikolem. Jak widać na rysunku po lewej stronie, przechodzi tylko światło drgające w tym samym kierunku co pryzmaty Nikola.
Skrzyżowane pryzmaty Nikola
Jest także nazywany nikolem prostopadłym. Odnosi się do obserwacji próbki przygotowanej na szkiełku szklanym i umieszczonej pomiędzy dwoma pryzmatami Nikola ustawionymi tak, aby kierunki, w których polaryzują światło, były prostopadłe. Jak widać na rysunku po prawej stronie, światło, które drga w kierunkach pod kątem prostym i równolegle do dwóch pryzmatów Nikola, nie przechodzi. Chociaż nałożenie na siebie tych dwóch pryzmatów Nikola daje czarny obraz, światło może przechodzić przez skrzyżowane pryzmaty Nikola i być obserwowane w zależności od kierunku drgań światła pochodzącego z próbki umieszczonej między pryzmatami.
Elementy obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym
W tym rozdziale objaśniono typowe elementy obserwacyjne, aby pokazać, jak mikroskopy petrograficzne są wykorzystywane do obserwacji minerałów.
Kształty minerałów
Gdy ruda lub skały są obserwowane gołym okiem, można jedynie określić ich ogólny kształt, na przykład słupowy lub płytowy. Z drugiej strony, jeśli wytniemy cienki plasterek rudy, przygotujemy go okaz na szkiełku i za pomocą mikroskopu petrograficznego będziemy go obserwować za pomocą równoległych pryzmatów Nikola, możemy powiększyć kształt minerału w przekroju poprzecznym i obserwować go selektywnie.
Kliważ
Wielokrotne liniowe pęknięcia (paski), które są równoległe lub przecinają się pod stałym kątem, nosi nazwę kliważu i można je zobaczyć przy obserwacji w świetle spolaryzowanym za pomocą równoległych pryzmatów Nikola.
Współczynnik załamania
Wskaźnik ten, określający stopień załamania światła, można zbadać, gdy światło przechodzi przez minerał. Podczas obserwacji przy użyciu mikroskopu petrograficznego można zbadać współczynnik załamania światła, sprawdzając, czy równoległe pryzmaty Nikola powodują, że rysy (paski) na minerale i jego kontur pojawiają się jako wyraźne czarne znaki.
Wielobarwność
Gdy minerał, którego barwę można sprawdzić, zmienia kolor, gdy próbkę obraca się w świetle spolaryzowanym za pomocą równoległych pryzmatów Nikola, mówi się o zjawisku wielobarwności. W przypadku zmian koloru przypisywanych wielobarwności, ten sam kolor może być widziany dwukrotnie przy każdym obrocie próbki o 360°. Na przykład, podczas obserwacji hornblendy w świetle spolaryzowanym, obrót próbki o 90° powoduje naprzemienne pojawianie się jasnobrązowych i ciemnozielono-brązowych barw, co wskazuje na wielobarwność.
Struktury zonalne
Struktury zonalne to struktury, w których skład pojedynczego kryształu różni się na jego zewnętrznej stronie (która rośnie jako ostatnia) i wewnętrznej (która rośnie jako pierwsza) ze względu na jego wzrost. Struktury te są powszechnie widoczne w minerałach takich jak plagioklazy i pirokseny zawarte w skałach wulkanicznych. Do obserwacji struktur strefowych w świetle spolaryzowanym stosuje się skrzyżowane pryzmaty Nikola.
Kolor interferencyjny
Przy każdym obrocie próbki o 360° podczas obserwacji w świetle spolaryzowanym za pomocą skrzyżowanych pryzmatów Nikola, obraz zmienia się czterokrotnie z jasnego na ciemny. Pozycja, w której obraz wydaje się najjaśniejszy, jest nazywana pozycją diagonalną. Kolor minerału, który można zaobserwować w pozycji diagonalnej, jest kolorem interferencyjnym.
Kąt znikania
Przy każdym obrocie próbki podczas obserwacji w świetle spolaryzowanym za pomocą skrzyżowanych pryzmatów Nikola, wiele kryształów minerałów jest jasnych lub ciemnych. W przypadku minerałów, które ciemnieją cztery razy podczas obrotu o 360°, najciemniejsza pozycja jest pozycją zanikania światła. Kąt między tym położeniem a pionowym kierunkiem pola widzenia to kąt zanikania światła.
Rozszerzenie dodatnie i ujemne
Obrót próbki z filtrem lambda (czuła płytka do badania barwy/płytka pełnookresowa) umieszczonym między skrzyżowanymi pryzmatami Nikola powoduje, że pęknięcia (prążki) i cienkie krawędzie kryształu mają kolor żółty i niebieski. Jeśli kierunek Z filtra lambda i kierunek rozszerzenia minerału są w przybliżeniu zgodne, gdy obrót jest zatrzymany, a obiekt znajduje się w położeniu, które sprawia, że wydaje się niebieski, rozszerzenie jest dodatnie. Z drugiej strony, jeśli kierunek rozszerzenia pokrywa się z kierunkiem X, rozszerzenie jest ujemne.
Tworzenie kryształów bliźniaczych
Tworzenie kryształów bliźniaczych to systematyczne zmiany kierunku ułożenia atomów na płaszczyźnie sieci w krysztale mineralnym. W przypadku skrzyżowanych pryzmatów Nikola, części niezanikłe mogą być postrzegane jako proste jasne i ciemne pasy w krysztale minerału, który tworzy kryształy bliźniacze. Obracanie próbki powoduje odwrócenie części jasnej i ciemnej.
Tekstura eksolucyjna
Tekstura eksolucyjna odnosi się do struktury, w której stały minerał pozostaje w tej postaci, ale pod wpływem delikatnego obniżenia temperatury rozdziela się (ulega eksolucji) na dwa lub więcej rodzajów minerałów. Obserwacja tych tekstur w świetle spolaryzowanym jest możliwa przy użyciu skrzyżowanych pryzmatów Nikola.
Przykład zastosowania mikroskopu cyfrowego 4K do obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym
Przy obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym konieczne jest wyraźne dostrzeganie zmian w sposobie patrzenia wynikających z kąta. Obserwacje minerałów wiążą się jednak z następującymi problemami: bardzo trudno jest określić warunki przechodzącego oświetlenia; wymagana jest biegłość, doświadczenie i duża ilość czasu; oceny różnią się w zależności od obserwatora.
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX firmy KEYENCE wykorzystuje wysokiej klasy układ optyczny, matrycę 4K CMOS oraz system obserwacji, który zapewnia dostęp do różnych funkcji za pomocą prostych operacji.
Ponadto, dzięki obserwacji za pomocą równoległych lub skrzyżowanych pryzmatów Nikola, obrazy 4K o wysokiej rozdzielczości mogą być uzyskiwane w prosty sposób nawet podczas obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym, co pozwala na sprawną i szybką identyfikację minerałów i obserwację ich struktury.
W tym rozdziale przedstawiono przykład obserwacji minerałów w świetle spolaryzowanym z wykorzystaniem serii VHX.
Obserwacja minerałów w świetle spolaryzowanym
System obserwacyjny mikroskopu cyfrowego 4K serii VHX zapewnia mechaniczny ruch stolika, w tym ogniskowanie i obrót, co pozwala na dokładną i wydajną obserwację w świetle spolaryzowanym.
Oprócz tego systemu, który zapewnia wysoką funkcjonalność i prostą obsługę, dostępna jest cała gama soczewek spełniających potrzeby obserwatorów, umożliwiających prowadzenie obserwacji z użyciem równoległych lub skrzyżowanych pryzmatów Nikola.
Aby uzyskać szeroki zakres powiększenia (od 20x do 2000x) bez konieczności wymiany obiektywu, można użyć podwójnego obiektywu zmiennoogniskowego (VH-ZST). Szeroki wybór opcji oświetlenia dzięki sterowanemu obiektywem oświetleniu mieszanemu i różnym adapterom optycznym zapewnia doskonałe warunki do identyfikacji minerałów i obserwacji struktur. Ten wysokiej klasy system optyczny i oświetlenie można wykorzystać do rejestrowania obrazów za pomocą matrycy 4K CMOS, co pozwala na obserwację minerałów za pomocą obrazów o wysokiej rozdzielczości 4K.
Mikroskop cyfrowy 4K umożliwiający obserwację i analizę różnych obiektów, w tym minerałów
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX zapewnia wysoką wydajność i funkcjonalność, a także wysoką rozdzielczość obrazu 4K. Obejmuje on szeroki zakres trybów obserwacji, w tym jasne pole, ciemne pole, światło spolaryzowane i kontrast interferencyjno-różniczkowy. Obserwacją i analizą różnych celów można sterować automatycznie, co znacznie ułatwia prowadzenie prac badawczych.
Seria VHX jest wyposażona w wiele funkcji, dzięki którym zaawansowane obserwacje przy użyciu obrazów 4K stają się rzeczywistością. Funkcja multioświetlenia optymalizuje określanie warunków oświetleniowych za pomocą jednego przycisku, a funkcja kompozycji głębi umożliwia rejestrowanie w pełni wyostrzonych obrazów całego pola widzenia, nawet jeśli w polu tym znajduje się trójwymiarowy cel w dużym powiększeniu.
Produkt ten umożliwia również wykonywanie zaawansowanych analiz, takich jak precyzyjne pomiary 2D i 3D na poziomie submikrometrowym, akwizycja i pomiar profili obrazów 3D oraz automatyczny pomiar obszaru/zliczanie za pomocą intuicyjnych operacji.
Ponadto bezpośrednio w urządzeniach serii VHX można zainstalować program Excel, aby automatycznie tworzyć raporty przy użyciu szablonów. To jedno urządzenie jest wszystkim, czego potrzebujesz, aby bezproblemowo i efektywnie wykonywać wszystkie prace obserwacyjne i analityczne.
Aby uzyskać dodatkowe informacje o serii VHX lub zadać pytanie, kliknij poniższe przyciski.
