第五章--反光显微镜

但由于玻片占有整个镜筒全部面积，视
域中光照均匀，可以利用物镜的全部孔径，
因此分辨率高，适用于高倍物镜下观察。
b图为棱镜的反光情况，从光源发出的 光可全部被三棱镜反射到试样上，由试样 向上反射的光约有一半被棱镜阻挡掉，另 一半成发散状态射向目镜。 因之，棱镜反射器光线损失少，视域明 亮，有害的杂乱反射光少，视域中反差特 别鲜明，影像清晰。
由物理光学得知，晶体的反射、折射和 吸收之间有关系：
( N 1) K R 2 2 ( N 1) K
2 2
式中：Ｋ为晶体对光的吸收系数，Ｎ为 晶体折射率，１为空气折射率，如在浸油 中则用油的折射率代入。
晶体的折射率愈大，其反射率愈大。对
光吸收系数大的物质，光不易透过而易于
反射，Ｒ值就大。晶体表面越光滑平坦，
环氧树脂把磨光面粘在载玻片上，再磨至
0.03mm的厚度后，不加盖玻片将其抛光 成光片。
二. 光片的磨平和抛光 在反光显微镜下观察的试样要求具有一 个光洁如镜的表面，因此需要对块状的试 样或成型的试样进行磨平和抛光处理。
1. 磨平：
切割后或成型后试样的磨制一般经过粗 磨、中磨和细磨三步。对于成型的试样要 磨到试样颗粒均匀地露出表面，然后用水 洗净，依次换用较细的磨料进行中磨和细 磨，以便逐步将前次磨料造成的擦痕磨平， 直到将试样表面磨至平整光滑为止。
和定量的测定，放大倍数比偏光显微镜高， 所以普遍地被工厂和研究单位采用。
§5-1
反光显微镜
反光显微镜的结构与偏光显微镜相似， 都是由机械和光学系统组成。所不同的是在
反光显微镜中装有反射器（或垂直照明器）。
反射器是反光显微镜产生反射光的主要
部件，其作用是把从光源发出的光通过物
镜垂直投射到光片表面，再把光片表面反 射回来的光投射到目镜平面内。
二. 浸蚀剂：
因浸蚀作用过甚会破坏或掩盖起初所显
示的结构，故对浸蚀剂的种类、浓度、浸
蚀时间应根据不同的样品和矿物进行适当
的选择。表5-5、5-6和表5-7分别列出了适
用于硅酸盐水泥熟料和陶瓷制品中常见矿
物的浸蚀剂和浸蚀条件。
三. 浸蚀操作： 光片在浸蚀之前，应除去表面的油污。 光片浸蚀时，要将光面全部浸在试剂内， 并不断摇动，使矿物表面均匀地与浸蚀剂 接触，浸蚀后立即把光片取出，用滤纸吸 去表面所附着的试剂，并迅速用电吹风机 吹干，然后在显微镜下检查浸蚀是否适度。
材料岩相分析
第五章 反光显微镜 岩相分析
第五章 反光显微镜岩相分析
反光显微镜早先用于金属材料的研究 （全相显微镜）及金属矿石的研究（矿相 显微镜）。后来亦用于无机非金属材料的 研究中。它是利用试样的光洁表面对光线
反射来研究材料的显微结构特征。
由于这种方法制片简单，光片浸蚀后晶
体轮廓清晰，便于结构观察和镜下的定性
λ 为波
长，K为吸收系数。
根据实验测定，吸收性晶体K值一般小
于2，纯金属在1.5~5之间，半透明晶体为
10－1～10－2，透明晶体为10－4左右。均质
体K值各方向相同，非均质体K值各方向不
同。
二. 反射率及其测定方法
１．反射力与反射率： 反射力是指晶体表面或试样磨光面对于 入射光线的反射能力。通常表现为物相在 显微镜视域中的明亮程度。反射力的大小 以反射率Ｒ（％）表示。它是指反射光强 度与入射光强度之比： Ir R 100% Ii 可见，当入射光固定时，反射力与反射 光强度成正比。
② 光电法：
光电法是利用光电池显微光度计直接测 定矿物的反射率。其方法是先将标准矿物 放在反光显微镜下，用光电元件接收它的 反射光强（I1）。再测定未知矿物在显微镜 下的反射光强（I2），已知标准矿物的反射 率为R1，则未知矿物的反射率R2=R1I2 / I1。 用光电法测得的反射率值精确度高，误差 小，可控制在0.3％以下。
但由于棱镜挡住物镜孔径的一半，造 成视域中亮度不够均匀和分辨率下降，所 以一般用于低倍下观察。反光显微镜根据
其光路特点，又可分为直立式和倒立式两
种，见图5-1 a、b与图5-3。
反光显微镜的式样很多，但它们的构 造和原理基本相同，现以国产XJB-1型反 光显微镜为例，简要说明： XJB-1型金相显微镜的工作原理如图 5-4。
4. 电木粉光片： 将试样细粒或粉末与电木粉先混合均匀， 倒入带有模底和模盖的套筒内，然后置于电木 成型机上，加热加压成型，温度190℃±5℃， 压力330 kg/cm2。 电木粉光片的优点是能耐高温（100℃以 上）和化学侵蚀，材料成本低。缺点是设备复 杂，操作麻烦，因此一般不采用此方法。
5. 光薄片： 取一块试样把它磨成或用切片机切成厚 约3mm的薄片，将一面磨光，并用树胶或
反射器反射的光线，折向补助透镜组10，经
转向棱镜11和12 ，射到场镜13上 。出场镜
13进入目镜14，最后射到观察者的眼睛里。
§5-2
光片的制备
在反光显微镜下进行岩相分析用的试 样称为光片。光片可分为大块样，细粒 （<5mm），粉末（<0.5mm）和光薄片四 种。大块样光片主要用于快速分析，其优 点是工序简单，岩相结构完整性好，其缺 点是代表性差。
光越不容易产生漫射、散射，故反射光线
集中，Ｒ值高。所以通常情况下金属的反
射率均比非金属高。
对于透明晶体，如硅酸盐材料，它们 对光的吸收系数极小，K在10 – 4 数量级， 2 可以忽略不计，上式为 ( N 1) R 2 ( N 1)
当透明晶体为均质体时，任何切面只 有一个相同的折射率，故反射率只有一个。 如莹石Ｎ＝1.434，Ｒ＝３％。
不透明晶体对光的吸收性强，K在10 –1 数量级以上，所以不能忽视K的作用，计算 仍采用前式。
均质体只有一个反射率（R），如金属 铁 N = 3.03，K = 1.78，代入式得R=38%。 非均质体一轴晶有两个反射率（R0 ，Re）， 如赤铁矿N0=3.15，Ne=2.87，K0= 0.42， Ke= 0.32，计算出R0 = 27.6%，Re=23.9%， 平均R=(R0+Re) / 2 = 25.7%。二轴晶有三个 反射率（Rg，Rm，Rp），同样求其平均R 。
抛光剂。抛光很好的光片在放大300倍左
右时已可以看得出矿物的大致轮廓。
§5-3
光片的侵蚀
一. 原理： 光片经过抛光后，矿物表面产生一层非 晶质薄膜（细粉），它掩盖和填充了矿物 的解理纹以及晶粒的边界孔隙，影响鉴别。
用适当的化学试剂进行浸蚀，首先是非晶 质薄膜的溶解，接着是晶粒边界的被腐蚀形 成沟槽（此处原子排列紊乱易被侵蚀），经 侵蚀的试样在显微镜下就显示其显微结构特 征。例如用1%硝酸酒精溶液浸蚀过的水泥 熟料，看晶体颗粒的界线、解理、双晶纹等。
透明晶体为非均质体时，一轴晶有两个 主折射率，故反射率也有两个。如方解石的 Ne = 1.486，N0= 1.658 ；Re= 4％，R0=6%。
二轴晶有三个主折射率，Ng、Nm、Np，故
相应反射率有三个，Rg、Rm、Rp。非均质
体的反射率通常用平均数表示，即：
Ro Re R 2
Rg Rm Rp R 3
推导如下：
设有强度I光波射入晶体，透过极薄距离dx后 减少dI，故有- dI∝Idx 或 - dI＝α Idx，α 为比例常数。若光波透过x距离时的强度为IX ，
则

Ix
I
x 得 dI dx 0 I
Ix ln ax I
即得 I x Ie
ax
式中
4 k /
细粒光片应用比较普遍，因它不仅保持了 原试样结构的完整性，而且有一定的代表性， 并可以用以矿物的定量。
粉末光片主要用于定量，其优点是代表性
好，尤其是当试样的矿物分布不均时，它能
较准确定量，其缺点是由于颗粒太小，岩相 结构遇到一定程度的破坏。 光薄片可同时用于偏光和反光显微镜观察。
按照成型材料的不同，又可分为硫磺、
如将上述水泥熟料改用1%NH4Cl水溶液 处理后，A矿染成浅蓝色，B矿带棕色，而 铁铝酸盐颜色不变。 此外，有些硅酸盐制品，如陶瓷及耐火 材料等，由于矿物硬度较大，化学稳定性 较高，结构致密，所以单用化学试剂浸蚀 光片，显不出制片中各种矿物的特征及显 微结构，还需用热腐蚀和电解腐蚀等手段。
所谓热腐蚀就是将抛光后的光片置于温
度比试样烧成温度低100~200℃电炉内（或
高温真空室）进行热处理，表面非晶态层物
质首先蒸发，再使晶界原子产生迁移而挥发，
因而在晶界形成沟槽显示出显微结构。
电解腐蚀是以不锈钢为阴极，试样光片 为阳极，接通电源后浸入电解液中，在微 弱的电流作用下，试样将迅速的溶解到电 解液中，由于各相之间的电位不一样，它 们溶解（浸蚀）的深浅不同而显出矿物的 结构。
2. 反射率的测定： 反射率是不透明矿物晶体的重要光学常 数，它的测定与透明矿物测定折射率一样 重要。常用方法有：
① 比较法： 在反光显微镜下，用已知反射率的标准 矿物与未知反射率的矿物相比较，来测定 未知矿物的反射率。常用的标准矿物及其 在不同波长可见光中测定的R值见表5-4。
测量时将欲测定矿物与已知R值的标准 矿物的两个光片紧密镶在一起，直接置反 光显微镜下比较，较亮者反射率高，反之 则低。依次更换标准矿物，直至两矿物的 亮度相等，则标准矿物的R值就是未知矿 物的R值。这种方法简单方便，但往往由 于视觉误差，影响结果的精确性。
反射器的装置有玻璃片和棱镜两种，见 图5-1。 a图为玻璃片的反射情况，从光源发出 的光射到玻璃片后，一半穿过玻璃片为筒 壁所吸收；另一半向下反射的光，经试样 表面再向上反射到玻璃片时，其一半又被 反射掉，只有另一半透过玻片至目镜成像。
因此，光强损失大，为了提高视域亮 度，可在反射玻片上镀一层透明薄膜（如 氧化锌，氧化铋等），以提高玻片的反射 能力；此外由于入射光多次透过玻璃片， 产生大量有害的出的一束散射光线，经过聚