Материалы под поляризационным микроскопом. 24 фото

Поляризационная микроскопия имеет широкий спектр применений — как в естественных науках, так и в системах контроля качества различных промышленных отраслей. Ниже приведены примеры изображений, полученных с помощью поляризационного микроскопа в геологических и производственных исследованиях. В естественных науках этот метод используют для анализа геологических, петрографических и минералогических образцов, определения особенностей кристаллической структуры, а также исследования асбестовых материалов и угля (в частности, отражения витринита). В промышленном контроле качества поляризационная микроскопия служит для изучения стекла, пластмасс и полимеров, текстильных материалов и волокон, а также электронных дисплеев и жидких кристаллов.

Поляризованный свет позволяет детально визуализировать кристаллическую структуру минералов и определять состав горных пород. Для таких исследований обычно готовят тонкие шлифы толщиной около 25 мкм, что обеспечивает оптимальные условия для наблюдения в поляризационном микроскопе.

На изображении слева можно увидеть образец метаморфического слюдяного сланца при параллельном расположении поляризатора и анализатора, на изображении посередине — с помощью скрещенных поляризаторов, а на изображении справа — скрещенных и с λ-пластинкой. Все изображения получены с помощью поляризационного микроскопа Leica Visoria P с использованием объектива Plan Fluotar 5x, 0,15 NA и цифровой камеры для микроскопии Leica K5C.

Слева изображение белого гранитного плутонита из Финляндии, снятое с помощью параллельно расположенных поляризатора и анализатора, в центре — с помощью скрещенных поляризаторов, а справа — скрещенных поляризаторов с λ-пластинкой. Изображение получено с помощью поляризационного микроскопа Visoria P с использованием объектива Plan Fluotar 2.5x, 0,07 NA и цифровой камеры для микроскопии Leica K5C.

Слева изображение вулканической породы карбонатита, снятое с помощью параллельно расположенных поляризатора и анализатора, в центре — с помощью скрещенных поляризаторов, а справа — скрещенных поляризаторов с λ-пластинкой. Изображение получено с помощью поляризационного микроскопа Visoria P с использованием объектива Plan Fluotar 10x, 0,3 NA и цифровой камеры для микроскопии Leica K5C.

Слева изображение вулканической породы обсидиан, снятое с помощью параллельно расположенных поляризатора и анализатора, в центре — с помощью скрещенных поляризаторов, а справа — скрещенных поляризаторов с λ-пластинкой. Изображение получено с помощью поляризационного микроскопа Visoria P с использованием объектива Plan Fluotar 10x, 0,3 NA и цифровой камеры для микроскопии Leica K5C.

Кварц и минералы биотит и кальцит, изображенные с помощью поляризационного микроскопа Visoria P. Полученные изображения были объединены (сшиты) для создания изображения с большим общим полем зрения.

Поляризационная микроскопия позволяет быстро получить важную информацию о волокнистых материалах — как природных (человеческие волосы, шерсть, хлопок, шелк и т. д.), так и синтетических, включая полимерные волокна (полиамидный нейлон, полиэстер, вискоза и др.). Такие оптические характеристики часто являются ключевыми для надежного различения различных типов волокон.

Волокна нейлона, изображенные с использованием параллельно расположенных поляризатора и анализатора (слева), скрещенных поляризаторов (в центре), скрещенных поляризаторов с λ-пластинкой (справа). Изображение получено с помощью поляризационного микроскопа Visoria P с использованием объектива Plan Fluotar 5x, 0,15 NA и цифровой камеры для микроскопии Leica K5C.

Волокно шерсти, изображенное с использованием параллельно расположенных поляризатора и анализатора (изображение слева) и скрещенных поляризаторов (справа). В случае скрещенных поляризаторов наблюдается разноцветное изображение волокна, что говорит о явлении двойного лучезаломления в этом материале. Изображение получено с помощью поляризационного микроскопа исследовательского класса Leica DM4 P в режиме проходного света с поляризацией, с объективом Plan Fluotar 20x.

Коноскопия — это метод наблюдения прозрачных образцов с помощью света, сходящегося в конус, что позволяет одновременно анализировать все направления его распространения. Исследование выполняют на поляризационном микроскопе с использованием линзы Бертрана. Метод применяют для оценки оптических свойств анизотропных материалов, в частности определения количества их оптических осей.

Коноскопические изображения мусковита (двухосный кристалл) с линейно поляризованным светом, где образец поворачивается на 0° (слева), 45° (в центре) и 90° (справа). Коноскопия выполнена с помощью поляризационного микроскопа Visoria P с использованием объектива 63x, 0,8 NA N Plan и цифровой камеры для микроскопии Flexacam c5.

Коноскопическое изображение кальцита (одноосный кристалл) с круговым поляризованным светом (изображение слева), на котором можно четко определить положение оптической оси, линейным поляризованным светом (справа). Разрез кальцита перпендикулярен оптической оси. Коноскопия выполнена на поляризационном микроскопе исследовательского класса Leica DM4 P с использованием объектива 63x N Plan.

В процессе производства в пластмассах или полимерных материалах могут возникать остаточные напряжения или неоднородности. Наличие таких напряжений незаметно, но впоследствии может привести к отказу изделия. Выявление напряжений или неоднородностей в процессе контроля качества во время производства позволяет минимизировать эти риски. Напряженные области и неоднородности в пластмассах становятся видимыми в виде

На рисунке можно увидеть полиэтиленовый полимер, изображенный с параллельно расположенными поляризатором и анализатором (слева), перекрещенными поляризаторами (в центре) и перекрещенными поляризаторами с лямбда пластиной (справа). Изображения были получены на поляризационном микроскопе Leica с объективом Plan Fluotar 10x, 0,3 NA и цифровой камерой для микроскопии Leica K5C.

Полимерный сварной шов, изображенный с помощью: A) параллельно расположенных поляризаторов, B) только перекрестных поляризаторов, и C) перекрестных поляризаторов с лямбда-пластиной. D) Серия изображений, также снятых с помощью перекрестных поляризаторов и лямбда-пластины, которые были объединены в общее изображение с большим полем зрения. Изображения были получены на микроскопе Leica Visoria P с объективом Plan Fluotar 5x, 0,15 NA и цифровой камерой для микроскопии Flexacam c5.

Полиэтиленовая пленка, изображенная с помощью параллельно расположенных поляризаторов (слева) и перекрестно расположенных поляризаторов и ламбда-пластиной (справа). На изображении четко видны вкрапления сферолитов в пленке. Размер и распределение сферолитов оказывают решающее влияние на свойства пленки. Изображения записаны с помощью микроскопа DM4 P с объективом Plan Fluotar 20x и поляризаторов.

С помощью светового поляризационного микроскопа можно также охарактеризовать кристаллическую структуру и состав органических материалов.

Кристаллы галлюциногенного препарата диметилтриптамина (DMT) с различными структурами роста изображены с помощью: слева — параллельно расположенных поляризаторов, в середине — только перекрестно расположенных поляризаторов, справа — перекрестно расположенных поляризаторов и лямбда-пластины. Изображения были получены на поляризационном микроскопе Visoria P с объективом Plan Fluotar 5x, 0,15 NA и цифровой камерой для микроскопии Leica K5C.

Кристалл аминокислоты аспарагина, снятый с помощью перекрестно расположенных поляризаторов, четко показывающих зоны роста с различной структурой. Изображение создано с помощью микроскопа DM4 P в проходящем свете, с объективом 10x Plan Fluotar и поляризаторами.

Сферолитические кристаллы гиппуровой кислоты, карбоновой кислоты, содержащейся в моче, изображены с помощью перекрестно расположенных поляризаторов, показывающих так называемые мальтийские кресты. Сферолитические структуры образуются в результате радиального роста кристаллов, начинающегося от центрального кристаллического ядра. Изображение создано на микроскопе DM4 P в проходящем свете с объективом Plan Fluotar 20x и поляризаторами.

Видео демонстрирует рост кристаллов сахара. Оно было снято с помощью микроскопа Visoria P в проходящем свете с использованием объектива Plan Fluotar 10x и круговой поляризации. Количество кадров в секунду видео увеличено в 16 раз.

Термин «асбест» охватывает 6 природных силикатных минералов с различными свойствами. Каждый из них состоит из длинных кристаллических волокон. Асбест использовался в качестве строительного материала много лет назад, еще до того, как стало известно о его опасности для здоровья. В случае обнаружения асбеста в старом здании, будет необходима его утилизация.

Волокнистый актинолит, изображенный с помощью: слева — параллельно расположенных поляризаторов, справа — скрещенных поляризаторов. Волокна актинолита демонстрируют выразительные яркие цвета, обусловленные двулучепреломлением, что четко отличает их от стеклянных волокон (которые не имеют двулучепреломления). Изображение получено на микроскопе DM4 P  в проходящем свете с использованием объектива 20× Plan Fluotar и поляризаторов.

Помимо классического двулучепреломления, для определения конкретного типа асбеста, содержащегося в образце, также используется метод дисперсионного окрашивания. На этом изображении показан типичный синий цвет дисперсии хризолита, наиболее распространенного типа асбеста, в вертикальной ориентации. Изображение получено на микроскопе DM4 P в проходящем свете с объективом 20x N Plan DS (англ. Dispersion staining – окрашивание дисперсией).

Типичный бордово-синий цвет дисперсии хризотила, наиболее распространенного вида асбеста, в горизонтальной ориентации. Изображение создано с помощью микроскопа DM4 P в проходящем свете с объективом 20x N Plan DS (англ. Dispersion staining – окрашивание дисперсией).

Руда — это разновидность полезных ископаемых, содержащих ценные минералы. Руду обычно добывают в шахтах, а затем подвергают дальнейшей обработке для извлечения необходимых минералов. Железная руда чаще представляет собой оксиды, сульфиды или силикаты. Кристаллическую структуру и состав руды можно определить с помощью поляризационного микроскопа.

Богатый железом фаялитовый доменный шлак, изображенный с помощью: слева) параллельно расположенных поляризаторов, посередине) скрещенных поляризаторов, справа) скрещенных поляризаторов и лямбда-пластины. Изображения были получены с помощью поляризационного микроскопа Leica с использованием объектива Plan Fluotar 2,5x 0,07 NA и цифровой камеры для микроскопии Leica K5C.

Изображение образца доменного шлака, снятое с помощью: параллельно расположенных поляризаторов (слева), скрещенных поляризаторов (в центре), скрещенных поляризаторов и лямбда-пластины (справа). Изображения были получены на поляризационном микроскопе Leica с использованием объектива Plan Fluotar 2,5x 0,07 NA и цифровой камеры для микроскопии Leica K5C.

Доменный шлак с кристаллами меллилита, которые имеют четкое зонирование на основе цветов интерференции. Изменение цветов интерференции от коричневого (край) до синего (ядро) указывает на изменение химического состава во время роста кристаллов (уменьшение содержания магния). Изображение создано с помощью поляризационного микроскопа Leica DM4 P в проходящем свете, объектива Plan Fluotar 40x и перекрестных поляризаторов.

На этом изображении показаны различные мацералы группы витринита. Изображение создано с помощью микроскопа Leica DM4 P с объективом N Plan EPI 20x 0,4 NA Oil POL XLR.

На этом изображении видны мацералы группы инертинитов с высокой светоотражающей способностью. Изображение создано с помощью микроскопа Leica DM4 P с объективом N Plan EPI 50x 0,85 NA Oil POL XLR.

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