Матеріали під поляризаційним мікроскопом. 24 фото

Поляризаційна мікроскопія має широкий спектр застосувань — як у природничих науках, так і в системах контролю якості різних промислових галузей. Нижче наведено приклади зображень, отриманих за допомогою поляризаційного мікроскопа в геологічних та виробничих дослідженнях. У природничих науках цей метод використовують для аналізу геологічних, петрографічних і мінералогічних зразків, визначення особливостей кристалічної структури, а також дослідження азбестових матеріалів і вугілля (зокрема, відбиття вітриніту). У промисловому контролі якості поляризаційна мікроскопія слугує для вивчення скла, пластмас і полімерів, текстильних матеріалів та волокон, а також електронних дисплеїв і рідких кристалів.

Поляризоване світло дозволяє детально візуалізувати кристалічну структуру мінералів і визначати склад гірських порід. Для таких досліджень зазвичай готують тонкі шліфи товщиною близько 25 мкм, що забезпечує оптимальні умови для спостереження в поляризаційному мікроскопі.

На зображенні зліва можна побачити зразок метаморфічного слюдяного сланця при паралельному розташуванні поляризатора та аналізатора, на зображенні посередині – з допомогою схрещених поляризаторів, а на зображенні праворуч – схрещених та з λ-пластиною. Всі зображення отримано з допомогою поляризаційного мікроскопа Leica Visoria P із використанням об’єктива Plan Fluotar 5x, 0,15 NA та цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Зліва зображення білого гранітного плутоніту з Фінляндії, зображеного з допомогою паралельно розташованих поляризатора та аналізатора, посередині – з допомогою схрещених поляризаторів, а праворуч – схрещених поляризаторів із λ-пластиною. Зображення отримано з допомогою поляризаційного мікроскопа Visoria P із використанням об’єктива Plan Fluotar 2.5x, 0,07 NA та цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Зліва зображення вулканічної породи карбонатиту, зображеної з допомогою паралельно розташованих поляризатора та аналізатора, посередині – з допомогою схрещених поляризаторів, а праворуч – схрещених поляризаторів із λ-пластиною. Зображення отримано з допомогою поляризаційного мікроскопа Visoria P із використанням об’єктива Plan Fluotar 10x, 0,3 NA та цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Зліва зображення вулканічної породи обсидіан, зображеної з допомогою паралельно розташованих поляризатора та аналізатора, посередині – з допомогою схрещених поляризаторів, а праворуч – схрещених поляризаторів із λ-пластиною. Зображення отримано з допомогою поляризаційного мікроскопа Visoria P із використанням об’єктива Plan Fluotar 10x, 0,3 NA та цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Кварц та мінерали біотит і кальцит, зображені за допомогою поляризаційного мікроскопа Visoria P. Отримані зображення були об’єднані (зшиті) для створення зображення з більшим загальним полем зору.

Поляризаційна мікроскопія дає змогу швидко отримати важливу інформацію про волокнисті матеріали — як природні (людське волосся, вовна, бавовна, шовк тощо), так і синтетичні, включно з полімерними волокнами (поліамідний нейлон, поліестер, віскоза та ін.). Такі оптичні характеристики часто є ключовими для надійного розрізнення різних типів волокон.

Волокна нейлону, зображені з використанням паралельно розташованих поляризатора та аналізатора (ліворуч), схрещених поляризаторів (посередині), схрещених поляризаторів із λ-пластиною (праворуч). Зображення отримано з допомогою поляризаційного мікроскопа Visoria P із використанням об’єктива Plan Fluotar 5x, 0,15 NA та цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Волокно вовни, зображене з використанням паралельно розташованих поляризатора та аналізатора (зображення зліва) та схрещених поляризаторів (зправа). У випадку схрещених поляризаторів спостерігається різнокольорове зображення волокна, що каже про явище подвійного лучезаломлення в цьому матеріалі. Зображення отримано з допомогою поляризаційного мікроскопа дослідницького класу Leica DM4 P у режимі прохідного світла з поляризацією, з об’єктивом Plan Fluotar 20x.

Коноскопія — це метод спостереження прозорих зразків за допомогою світла, що сходиться у конус, що дозволяє одночасно аналізувати всі напрямки його поширення. Дослідження виконують на поляризаційному мікроскопі з використанням лінзи Бертрана. Метод застосовують для оцінювання оптичних властивостей анізотропних матеріалів, зокрема визначення кількості їхніх оптичних осей.

Коноскопічні зображення мусковіту (двовісний кристал) з лінійно поляризованим світлом, де зразок обертається на 0° (ліворуч), 45° (посередині) і 90° (праворуч). Коноскопія виконана за допомогою поляризаційного мікроскопа Visoria P з використанням об’єктива 63x, 0,8 NA N Plan і цифрової камери для мікроскопії Flexacam c5.

Коноскопічне зображення кальциту (одновісний кристал) з круговим поляризованим світлом (зображення зліва), на якому можна чітко визначити положення оптичної осі, лінійним поляризованим світлом (зправа). Розріз кальциту перпендикулярний до оптичної осі. Коноскопія виконана на поляризаційному мікроскопі дослідницького класу Leica DM4 P з використанням об’єктива 63x N Plan.

В процесі виробництва в пластмасах чи полімерних матеріалах можуть виникати залишкові напруження або неоднорідності. Наявність таких напружень є непомітною, але згодом може спричинити відмову виробу. Виявлення напружень або неоднорідностей у процесі контролю якості під час виробництва дозволяє мінімізувати ці ризики. Напружені області та неоднорідності в пластиках стають видимими у вигляді багатокольорових смуг при спостереженні в поляризаційному мікроскопі.

На малюнку можна побачити поліетиленовий полімер, що зображено з паралельно розташованими поляризатором та аналізатором (зліва), перехрещеними поляризаторами (посередині) та перехрещеними поляризаторами з лямбда пластиною (зправа). Зображення були отримані на поляризаційному мікроскопі Leica з об’єктивом Plan Fluotar 10x, 0,3 NA і цифровою камерою для мікроскопії Leica K5C.

Полімерний зварний шов, зображений з допомогою: A) паралельно розташованими поляризаторами, B) тільки перехресними поляризаторами, і C) перехресними поляризаторами з лямбда-пластиною. D) Серія зображень, також знятих за допомогою перехресних поляризаторів і лямбда-пластини, які були об’єднані у загальне зображення з більшим полем зору. Зображення були отримані на мікроскопі Leica  Visoria P з об’єктивом Plan Fluotar 5x, 0,15 NA і   цифровою камерою для мікроскопії Flexacam c5.

Поліетиленова плівка, зображена з допомогою паралельно розташованих поляризаторів (зліва) і перехресно розташованих поляризаторів та ламбда-пластиною (зправа). На зображенні чітко видно вкраплення сферолітів у плівці. Розмір і розподіл сферолітів мають вирішальний вплив на властивості плівки. Зображення записані за допомогою мікроскопа DM4 P з об’єктивом Plan Fluotar 20x і поляризаторів.

З допомогою світлового поляризаційного мікроскопа можна також охарактеризувати кристалічну структуру та склад органічних матеріалів.

Кристали галюциногенного препарату диметилтриптаміну (DMT) з різними структурами росту зображені за допомогою: ліворуч — паралельно розташованих поляризаторів, посередині — тільки перехресно розташованих поляризаторів, праворуч — перехресно розташованих поляризаторів і лямбда-пластини. Зображення були отримані на поляризаційному мікроскопі Visoria P з об’єктивом Plan Fluotar 5x, 0,15 NA і цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Кристал амінокислоти аспарагіну, знятий з допомогою перехресно розташованих поляризаторів, що чітко показують зони росту з різною структурою. Зображення створено з допомогою мікроскопа DM4 P у прохідному світлі, з об’єктивом 10x Plan Fluotar та поляризаторами.

Сферолітичні кристали гіппурової кислоти, карбонової кислоти, що міститься в сечі, зображено з допомогою перехресно розташованих поляризаторів, що показують так звані мальтійські хрести. Сферолітичні структури утворюються в результаті радіального росту кристалів, що починається від центрального кристалічного ядра. Зображення створено на мікроскопі DM4 P у  прохідному світлі з об’єктивом Plan Fluotar 20x та поляризаторами.

Відео демонструє ріст кристалів цукру. Воно було знято з допомогою мікроскопа Visoria P у прохідному світлі з використанням об’єктива Plan Fluotar 10x та кругової поляризації. Кількість кадрів на секунду відео збільшено в 16 разів.

Термін «азбест» охоплює 6 природних силікатних мінералів з різними властивостями. Кожен з них складається з довгих кристалічних волокон. Азбест використовувався як будівельний матеріал багато років тому, ще до того, як стало відомо про його небезпеку для здоров’я. У випадку виявлення азбесту в старій будівлі, буде необхідна його утилізація.

Волокнистий актиноліт, зображений за допомогою: ліворуч — паралельно розташованих поляризаторів, праворуч — схрещених поляризаторів. Волокна актиноліту демонструють виразні яскраві кольори, зумовлені двопроменезаломленням, що чітко відрізняє їх від скляних волокон (які не мають двопроменезаломлення). Зображення отримано на мікроскопі DM4 P у прохідному світлі з використанням об’єктива 20× Plan Fluotar та поляризаторів.

Окрім класичного двопроменезаломлення, для визначення конкретного типу азбесту, що міститься в зразку, також використовується метод дисперсійного фарбування. На цьому зображенні показано типовий синій колір дисперсії хризоліту, найпоширенішого типу азбесту, у вертикальній орієнтації. Зображення отримано на мікроскопі DM4 P у прохідному світлі з об’єктивом 20x N Plan DS (англ. Dispersion staining – фарбування дисперсією).

Типовий бордово-синій колір дисперсії хризотилу, найпоширенішого виду азбесту, в горизонтальній орієнтації. Зображення створене з допомогою мікроскопа DM4 P у прохідному світлі з об’єктивом 20x N Plan DS (англ. Dispersion staining – фарбування дисперсією).

Руда — це різновид корисних копалин, що містять цінні мінерали. Руду зазвичай видобувають у шахтах, а потім піддають подальшій обробці для вилучення необхідних мінералів. Залізна руда частіше являє собою оксиди, сульфіди або силікати. Кристалічну структуру та склад руди можна визначити з допомогою поляризаційного мікроскопа.

Багатий на залізо фаялітовий доменний шлак, зображений за допомогою: ліворуч) паралельно розташованих поляризаторів, посередині) схрещених поляризаторів, праворуч) схрещених поляризаторів і лямбда-пластини. Зображення були отримані за допомогою поляризаційного мікроскопа Leica з використанням об’єктива Plan Fluotar 2,5x 0,07 NA і цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Зображення зразку доменного шлаку, зображеного з допомогою: паралельно розташованих поляризаторів (зліва), схрещених поляризаторів (посередині), схрещених поляризаторів і лямбда-пластини (зправа). Зображення були отримані на поляризаційному мікроскопі Leica з використанням об’єктива Plan Fluotar 2,5x 0,07 NA і цифрової камери для мікроскопії Leica K5C.

Доменний шлак з кристалами меліліту, які мають чітке зонування на основі кольорів інтерференції. Зміна кольорів інтерференції від коричневого (край) до синього (ядро) вказує на зміну хімічного складу під час росту кристалів (зменшення вмісту магнію). Зображення створено з допомогою поляризаційного мікроскопа Leica DM4 P у прохідному світлі, об’єктива Plan Fluotar 40x та перехресних поляризаторів.

На цьому зображенні показано різні мацерали групи вітриніту. Зображення створено з допомогою мікроскопа Leica DM4 P з об’єктивом N Plan EPI 20x 0,4 NA Oil POL XLR

На цьому зображенні видно мацерали групи інертинітів з високою світловідбиваючою здатністю. Зображення створено з допомогою мікроскопа Leica DM4 P з об’єктивом N Plan EPI 50x 0,85 NA Oil POL XLR.

1. Leica Microsystems. (n.d.). Polarizing microscope image gallery