4--偏光显微镜的基本操作及薄片的制备

4 偏光显微镜的基本操作及薄片的制备偏光显微镜是对透明矿物的光学性质进行分析和观测的一种光学仪器。

通过这种仪器能够比较迅速地对各种矿物相作出鉴定。

它是对天然矿石、瓷制品以及其他人造无机固体材料进行相分析的一种十分有效的工具。

一、实验目的1．了解偏光显微镜的构造、装置、使用与保养方法；2．学会偏光显微镜的一般调节与校正；3．了解薄片制作的全过程，并掌握其中关键步骤的操作。

二、实验原理偏光显微镜的产品种类较多，各类型号虽不尽相同，但基本工作原理相近。

各类产品都是由支架系统、光源和起偏系统、载物台系统、光学放大和检偏系统以及附属光学元件等几大部分组成。

偏光显微镜的构造如图2.3.1-1所示。

图2.3.1-1 偏光显微镜结构示意图1．目镜；2.目镜筒；3.勃氏镜手轮；4. 勃氏镜左右调节手轮；5. 勃氏镜前后调节手轮；6.检偏镜；7.补偿器；8.物镜定位器；9.物镜座；10.物镜；11.旋转工作台；12.聚光镜；13.拉索透镜；14.可变光栏；15.起偏镜；16.滤色片；17.反射镜；18.镜架；19.微调手轮；20.粗调手轮。

三、仪器设备偏光显微镜，切片机，磨片机，抛光机，抛光粉、无水乙醇，不同标号的磨料及砂纸，自凝牙托水、牙托粉，金属模具。

四、实验容1．了解偏光显微镜的基本构造（1）机械部分：镜座、镜壁、镜筒、升降镜筒的粗动及微调螺旋、载物台、载物台固定螺旋及游标尺、薄片固定夹。

（2）光学系统部分：反光镜、下偏光镜、锁光圈、聚光镜、物镜及校正螺丝、试板孔、上偏光镜、勃氏镜、目镜。

（3）附件：物镜校正螺丝、试板(石英试板、石膏试板、云母试板)。

2．学习装卸物镜物镜一般选用中倍镜，其装卸有两种方法。

（1）弹簧夹型：将物镜上的小钉夹于弹簧夹的凹陷处，即可夹住物镜。

（2）转盘型：先将物镜安装在一个可以转动的圆盘上，再将需要的物镜转到镜筒的正下方，恰至被弹簧卡住为止。

3．调节照明装上物镜与目镜后，轻轻推出上偏光镜与勃氏镜，打开锁光圈，调节光源至理想视域。

4．调节焦距(对焦点)（1）将所观察的薄片置于载物台中心，用薄片夹夹紧(务必使薄片的盖玻片朝上，否则不能做准焦操作)。

（2）从侧面观察，转动粗动调焦螺旋，使镜筒下降或使载物台上升，至镜筒下端的物镜与载物台上的薄片比较靠近为止。

若使用高倍物镜时，必须使物镜几乎与薄片接触为止。

（3）从目镜中观察，转动粗动调焦螺旋，使镜筒缓缓上升，或使载物台缓缓下降，至视域物像基本清楚，再转动微动调焦螺旋，直至视城物像完全清晰为止。

切勿在观察时用粗调手轮调节下降，否则物镜有可能碰到玻片硬物而损坏镜头，特别在高倍时，被观察面（样品面）距离物镜只有0.2～0.5mm，一不小心就会损坏镜头。

准焦以后，物镜前端与薄片平面之间的距离称工作距离(F．W．D．)。

工作距离的长短与物镜的放大倍率有关。

一般说来，物镜的放大倍率愈小，工作距离愈长，物镜的放大倍率愈大，工作距离愈短。

在显微镜的说明书中可以查到不同放大倍率物镜的工作距离。

在调节焦距时，绝不能眼睛看着镜筒而下降镜筒或上升载物台。

因为这样很容易使物镜与薄片相碰，不仅压碎薄片而且易损坏物镜。

使用高倍物镜时，尤应注意。

因为高倍物镜的工作距离很短，准焦后物镜几乎与薄片平面接触。

如果薄片上的盖玻璃向下放时，不仅根本不能准焦，而且最容易压碎薄片及损坏物镜。

初学者最好先使用低倍或中倍物镜准焦后，再换用高倍物镜准焦。

5．校正中心在显微光学系统中，载物台旋转轴、物镜中轴和镜筒(目镜)中轴应当严格在一条直线上，此时旋物台，使十字丝交点的物像不动，其余物像则绕视域中心作圆周运动；如果它们不在一条直线上，旋物台时，视域中心的物像将离开原来的位置，连同其他部分的物像绕另一中心旋转，这个中心代表载物台旋转轴位置。

这样有的物像在旋转过程中转出视域之外，妨碍观察，必须进行校正。

校正中心的具体步骤如下：（1）将簿片置于载物台上，对好焦距之后选一质点置于十字丝中心(图2.3.1-2(a))。

转动载物台360°，若中心不正，质点必绕另一圆点O作圆周运动，该圆心即为载物台旋转的圆心。

显然十字线中心代表物镜中心，而圆圈的圆心S即为载物台中心。

(图2.3.1-2(b))。

（2）旋物台180°，使质点a由十字丝中心移至过圆心的另一端a′处(图2.3.1-2(c))。

（3）扭动校正螺丝，使质点a由a′处移至偏圆心O点。

（4）移动薄片，使质点a移至十字丝交点，旋物台，若质点不动，则中心已经校好；否则须按上述方法重复校正直到完全校好为止。

6．偏光显微镜的校正从光源射出的光线通过两个偏振镜时，如果起偏镜与检偏镜的振动方向相互平行，即处于“平行检偏位”的情况下，则视场最为明亮。

反之，若两者互相垂直，即处于“正交检偏位”的情况下，则视场完全黑暗，如果两者倾斜，则视场表明处中等强度的亮度。

由此可知，起偏镜所形成的直线偏振光，如其振动方向与检偏镜的振动方向平行，则能完全通过；如果偏斜，则只能通过一部分；如若垂直，则完全不能通过。

在正交情况下，视场是黑暗的，如果被检物体在光学上表现为各向同性（单折射体）无论怎样旋物台，视场仍为黑暗，（此称为全消光）这是因为起偏镜所形成的直线偏振光的振动方向不发生变化，仍然与检偏镜的振动方向互相垂直的缘故。

若被检物体中含有双折射物质，则这部分就会发光，这是因为从起偏镜射出的直线偏振光进入双折射体后，产生振动方向互相垂直的两种直线偏振光，当这两种光通过检偏镜时，由于互相垂直，或多或少的可通过检偏镜，就能看到明亮的象。

光线通过双折射体时，所形成两种偏振光的振动方向，依物体的种类而有不同，双折射体在正交情况下，旋物台时，双折射体的象在360°的旋转中有四次明暗变化，每隔90°变暗一次，变暗的位置是双折射体的两个振动方向与两个检偏镜的振动方向相一致的位置，称为“消光位置”，从消光位置旋转45°，被检物体变为最亮，这就是“对角位置”，这是因为偏离45°时，偏振光到达图2.3.1-2 校正中心步骤示意图（a）移动薄片（b）转载物台360。

（c）转载物台180。

该物体时，分解出部分光线可以通过检偏镜，故而明亮，根据上述基本原理，利用偏光显微术就可能判断各向同性（单折射体）和各向异性（双折射体）物质。

（1）确定下偏光镜的振动方向。

将具有黑云母的薄片置于载物台，夹好薄片对焦后，找出具有极好完全解理缝的黑云母，置于视域中心，转动载物台，至黑云母颜色最深。

注意黑云母解理缝是否与目镜十字丝之一平行，若不平行，物台，使黑云母解理缝平行于目镜十字丝之一，旋转下偏光镜，至黑云母颜色最深为止。

（2）检查上、下偏光镜是否正交。

推入上偏光镜，若视域黑暗，证明上、下偏光镜振动方向正交；如果视域不黑暗，则按仪器偏光调节方式调节偏光振动方向，直至上、下偏光镜振动方向正交、视域黑暗为止。

（3）检查目镜十字丝是否严格与上、下偏光镜振动方向一致。

①将具有黑云母的薄片置于载物台，对焦，使黑云母解理缝平行于目镜十字丝之一。

②推入上偏光镜，若黑云母变暗，说明目镜十字丝与上、下偏光镜振动方向一致；如果黑云母不全黑，转动载物台，使之黑暗，推出上偏光振动目镜，使黑云母解理缝平行于目镜十字丝之一，则十字丝与上、下偏光镜振动方向一致。

样品制备方法制样要求1)块状样品：将块状样品的一面抛光或制成0.3mm厚度的薄片；2）粉末样品：将粉末样品磨细，与溶剂混合分散，滴在载玻片上制成样片即可用于观察。

1．薄片的制备（1）选样：根据实验目的选择合适的、具有代表性的材料部位。

（2）切割：根据材料的特点，选择圆或外圆切片机。

尺寸不宜过大或过小，一般为20mm×20mm×5mm左右。

（3）磨平底面：选样后，取较为平整的一面作为底面，在研磨机上用手工或机器逐次选用200#、600#、1000#金刚砂磨平该面，并将四周磨平整，厚度磨至1~2mm。

（4）粘胶：使用加拿大树胶将样片粘于载玻片上。

该种胶在粘接中要加热，但时间不能过长或过短，过短胶性软，过长往往使胶变脆，样品易于脱落。

（5）磨薄：将胶粘在载玻片上的试样放在研磨机上用200#砂磨至0.10~0.15mm，再依次换用600#、1000#、金刚砂磨至0.03 mm即可。

（6）整片盖片：试样磨好后，为保存样品，必须进行薄片的修整工作。

先用刮刀刮去试样四周多余的加拿大树胶，然后将少许加拿大树胶滴在盖玻片上，微微加热待树胶融化后即可覆盖于薄片上。

（7）烫胶：盖片后的薄片，因加拿大树胶尚未固化，盖片可以移动，因此必须进行烫胶。

其方法是：取一把刻刀放在煤气灯上加热至发红，用它在盖玻片四周熨烫，直至树胶颜色略黄，再用酒精或二甲苯洗去盖玻片四周的树胶，贴上标记即可。

2.单偏光下晶体的性质在单偏光下观察、测定晶体的主要光学特征，有以下三方面容：（1）矿物的形貌特征，如晶形、解理；（2）与矿物对光波吸收有关的光学性质，如颜色、多色性等；（3）与矿物折射率有关的光学性质，如突起、糙面、边缘、贝克线等。

五、结果处理与讨论1. 针对基本操作归纳实验要点；2. 在校正中心时、转动校正螺丝，如何使质点a移至偏心圆中心而不移至十字丝交点。

六、注意事项调节焦距使物镜下降时，务必从旁边看着镜头转动螺丝，以防镜筒下降过度而使镜头抵压到试样；造成物镜损坏。

有无消光现象，是否均质体。