偏光顕微鏡の基本動作原理
1、単屈折と複屈折:
光が物質を通過するとき、照明の方向によって光の性質や経路が変わらない場合、この物質は光学では「等方性」を持ち、通常の気体、液体、非晶質固体などの単一屈折体とも呼ばれます。 ;別の物質を通過する光の速度、屈折率、吸収と偏光、振幅などが照明の方向によって異なる場合、その物質は光学では「異方性」を持ち、結晶や繊維などの複屈折材料とも呼ばれます。 、など。
2、光の偏光現象：
光波はその振動特性に基づいて自然光と偏光に分類できます。自然光の振動特性は、光波伝播の垂直軸上に多数の振動面が存在し、各面の振動の振幅分布が同一であることです。自然光は、反射、屈折、複屈折、吸収により、「偏光」または「偏光」と呼ばれる、一方向にのみ振動する光波を生成します。
3、分極の生成と影響:
偏光顕微鏡の重要なコンポーネントは、偏光デバイス、つまり偏光子と検出器です。以前は、どちらも天然方解石から作られたニコラプリズムで構成されていました。しかし、大きな結晶体積には限界があるため、大きな分極領域を実現するのは困難でした。偏光顕微鏡はニコルミラーの代わりに人工偏光子を使用しました。人工偏光子は、グラファイトとしても知られるキノリン硫酸塩の結晶から作られており、緑色のオリーブ色をしています。通常の光を通過させると、直線のみに振動する直線偏光が得られます。偏光顕微鏡には 2 つの偏光ミラーがあり、そのうちの 1 つは光源と検査対象の間に配置され、偏光ミラーと呼ばれます。対物レンズと接眼レンズの間にあるもう一つの装置は「偏光ミラー」と呼ばれるもので、操作しやすいように鏡筒や中間アタッチメントの外側にハンドルが伸びており、回転角度目盛が付いています。光源から出た光が２枚の偏光子を通過するとき、偏光子と偏光子の振動方向が平行、すなわち「偏光子平行位置」であれば、視野はより明るくなる。逆に、この 2 つが互いに直交している場合、つまり直交する校正位置にある場合、視野は完全に暗くなります。 2 つを傾けると、視野は適度な明るさを示します。このことから、偏光ミラーにより形成される直線偏光は、その振動方向が偏光ミラーの振動方向と平行であれば完全に透過できることが分かる。斜めの場合は一部のみが通過します。垂直だと全く通過できません。したがって、偏光顕微鏡を検査に使用する場合は、偏光ミラーと検査ミラーが直交する検査位置にあることが原則です。
4、直交バイアス位置下の複屈折体：
直交の場合は視野が暗くなります。テスト対象の物体が光学的に等方性の単一屈折を示す場合、ステージがどのように回転しても、視野は暗いままです。これは、偏光ミラーにより形成される直線偏光の振動方向は変化せず、偏光ミラーの振動方向と直交するためである。検査対象物に複屈折特性がある、または複屈折特性を持つ物質が含まれている場合、複屈折特性のある領域の視野が明るくなります。これは、偏光ミラーから射出された直線偏光が複屈折体に入射し、振動方向の異なる２種類の直線偏光が生成されるためである。この 2 種類の光が偏光ミラーを通過すると、もう一方の光は偏光ミラーの偏光方向と直交しないため、人間の目は偏光ミラーを通して明るい像を見ることができます。光が複屈折材料を通過すると、形成される2種類の偏光の振動方向が物体の種類によって異なります。
複屈折体がステージを直交回転すると、複屈折体の像は360度回転する間に4回明るさが変化し、90度ごとに暗くなります。調光位置は、複屈折体の 2 つの振動方向が 2 つの偏光子の振動方向と一致する位置であり、「消光位置」と呼ばれます。検査対象物が消光位置から 45 度回転すると最も明るくなり、これを「対角位置」と呼びます。これは、偏光が 45 度ずれて物体に到達すると、光の一部が分解されて偏光子を通過し、明るくなるからです。上記の基本原理に基づいて、偏光顕微鏡を使用して等方性単屈折体、異方性複屈折、および物質を測定できます。
5、干渉色：
異なる波長の混合光を光源として複屈折体を観察する直交オフセット検出の場合、ステージを回転させると最も明るい対角位置が視野内に現れるだけでなく、色も見ることができます。色が見える原因は主に干渉色によるもので、もちろん検査対象物が無色透明ではない場合もあります。干渉色の分布特性は、複屈折材料の種類と厚さによって決まります。これは、異なる色の光の波長に対する対応する遅延の依存性によるものです。検査対象のある領域の遅延が他の領域の遅延と異なる場合、偏光ミラーを通過する光の色も異なります。
