金属顕微鏡の応用分野と画像化原理の紹介
1、明視野、暗視野
明視野は顕微鏡でサンプルを観察する基本的な方法で、顕微鏡の視野領域に明るい背景を表示します。基本原理は、光源が対物レンズを通してサンプルの表面に垂直またはほぼ垂直に照射されると、サンプルの表面が対物レンズに反射して画像を作成するというものです。
暗視野照明と明視野照明の違いは、顕微鏡の視野領域には暗い背景が存在するのに対し、明視野照明法は垂直または垂直入射であるのに対し、暗視野照明法は対物レンズを通してサンプルを照明し、サンプルの外側を斜めに照明するため、サンプルは照明光の散乱または反射の役割を果たします。サンプルによって散乱または反射された光が対物レンズに入り、サンプルが画像化する役割を果たします。暗視野観察では、明視野では無色の小さな結晶や淡色の小さな繊維を観察することは容易ではありませんが、暗視野でははっきりと観察できます。
2、偏光、干渉
光は電磁波の一種で、電磁波は横波であり、横波のみが偏光を持ちます。これは、光の振動が一定方向に伝播する方向に対する電気ベクトルとして定義されます。
光の偏光現象は、実験装置の助けを借りて検出することができます。同じ偏光板 A と B を 2 枚用意します。最初に自然光が最初の偏光板 A を通過します。このとき自然光も偏光になりますが、人間の目では識別できないため、2 枚目の偏光板 B が必要になります。偏光板 A を固定し、偏光板 B を A と同じ高さに置き、偏光板 B を回転させると、透過光の強度が B の回転に伴って周期的な変化が現れ、光の強度が最大から最暗に回転し、光の強度が最大から最暗に徐々に減少することがわかります。実験装置の助けを借りて、最大光強度は徐々に最も暗くなるまで弱まり、その後 90 度回転すると、光の強度は最も暗いところから最も明るいところまで徐々に増加します。そのため、偏光板 A はバイアス イニシエーター、偏光板 B はバイアス ディテクターと呼ばれます。
干渉とは、2 つのコヒーレントな波 (光) が相互作用領域で重ね合わされ、光の強度が強まったり弱まったりする現象です。光の干渉は、主に二重スリット干渉と薄膜干渉に分けられます。二重スリット干渉は、2 つの独立した光源がコヒーレントな光ではない場合で、二重スリット干渉装置は、光線が二重スリットを通過すると 2 つのコヒーレントな光になり、通過する光スクリーン内で安定した干渉縞を形成します。二重スリット干渉実験では、光スクリーン上の 1 点が二重スリットから半波長の偶数倍の距離差にある場合、その点には明るい干渉縞ができ、光スクリーン上の 1 点が二重スリットから半波長の奇数倍の距離差にある場合、その点には暗い干渉縞ができ、これがヤングの二重スリット干渉です。薄膜干渉は、光線が 2 つのフィルムの表面で反射され、2 つの反射光束が形成される干渉現象で、薄膜干渉と呼ばれます。 薄膜干渉では、表面の前後の反射光は膜の厚さによって距離の差が決まるため、薄膜干渉では同じ場所に同じ明縞（暗縞）が膜の厚さで現れるはずです。光波の波長は非常に短いため、薄膜干渉の際には、干渉縞を観察できるほど誘電体膜を薄くする必要があります。
3、差動干渉ライニングDIC
金属組織顕微鏡 DIC は偏光の原理を利用しており、透過型 DIC 顕微鏡には主に、開始偏光子、DIC プリズム Ⅰ、DIC プリズム Ⅱ、チェック偏光子の 4 つの特殊な光学部品があります。開始偏光子は、光を直線偏光するために、集光器システムの正面に直接取り付けられています。集光器には DIC プリズムが取り付けられており、光線を 2 つの光線 (x と y) に分割します。これらの光線は、どちらも小さな角度で偏光方向が異なります。集光器は、2 つの光線を顕微鏡の光軸と平行な方向に揃えます。最初、2 つの光線は同位相ですが、試料の隣接領域を通過した後、試料の厚さと屈折率の違いにより、2 つの光線に光学範囲の違いが生じます。DIC プリズム II は対物レンズの後焦点面に取り付けられており、2 つの光線を 1 つの光線に結合します。この時点では、2 つの光線の偏光面 (x と y) はそのまま残ります。 最後に、ビームは最初の偏光装置である検出器偏光子を通過します。 ビームが接眼レンズの DIC 画像を形成する前に、チェック偏光子は偏光子の方向に対して直角に向けられます。 検出器は、2 つの垂直な光波を干渉させて、同じ偏光面を持つ 2 つの光線に結合します。 x 波と y 波の光学範囲の差によって、透過する光の量が決まります。 光学範囲の差が 0 の場合、光はチェック偏光子を通過しません。 光学範囲の差が波長の半分に等しい場合、通過する光は最大値に達します。 その結果、標本の構造は灰色の背景に明るく暗く表示されます。 画像のコントラストを最適化するために、DIC プリズム II の縦方向の微調整を調整して光学範囲の差を変更できます。これにより、画像の明るさが変わります。 DIC プリズム II を調整すると、標本の微細構造を正または負の投影画像で表示できます。通常、片側は明るく、もう片側は暗く、標本の人工的な 3 次元立体感を生み出します。
