偏光显微镜载物台的改进及其应用

偏光显微镜的使用和校正~

一、装卸镜头
首先将选好的目镜插入镜筒上部，并使十字丝处于东西、南北方向上。然后，选择适当倍数的物镜装入镜筒的下端。由于偏光显微镜的类型不同，物镜的装卸方法各异。如弹簧卡型，须将物镜的小钉夹于弹簧卡的凹陷处；转盘型，须先将物镜安装在可以转动的转盘上，再将选用的物镜转到镜筒的正下方，恰至转盘槽内（有轻微响声）卡住为止；螺丝扣型，将选用的物镜装在镜筒下端的螺丝扣上，拧紧即可。
二、调节照明（对光）
装上中倍物镜（8×或10×）及目镜，推出勃氏镜和上偏光镜，打开锁光圈，使偏光显微镜的光路畅通，然后观察镜筒内视域，转动反光镜对准光源或者打开光源电源，进行调节，直至视域最亮为止。
三、调节焦距（准焦）
欲使物像清晰，必须调节焦距。其步骤如下：先将矿物薄片置于载物台中心，用薄片夹夹紧（必须使薄片的盖玻片朝上，否则不能准焦）；然后从侧面观察镜头，转动镜筒粗动螺旋，将镜头下降到最低位置，若用高倍物镜则需下降到几乎与薄片接触为止。再从目镜中观察，旋转粗动螺旋，使镜筒缓缓上升，升至视域内物像基本清楚后，再旋转微动螺旋，使物像完全清晰为止。Olympus BX41型显微镜镜筒是固定的，调节焦距由升降物台完成。
准焦以后，物镜前端与薄片平面之间的距离称工作距离。其长短与物镜的放大倍数有关，低倍物镜的工作距离较长，高倍物镜的工作距离较短。新型的显微镜大多设置了安全限高装置。
四、校正中心
显微镜上载物台的旋转轴、物镜的中轴及目镜的中轴应处于一直线上，这样，当转动载物台时，视域中心的物像原地不动，中心以外的物像则绕中心作圆周运动。如果上述三轴不在一直线上，则称为中心不正。此时，旋转物台，视域中心的物像会偏离视域中心，甚至跑出视域之外，妨碍观察。这时必须进行中心校正，使物台旋转轴与物镜中轴吻合。中心校正的正确步骤如下：
（1）将物镜安装在正确的位置上，准焦后在视域里选择薄片上一点a，移动薄片使点a位于十字丝交点（图3-6A），将薄片固定。
（2）旋转物台一周，若点a离开中心，以另一圆心o点作圆周运动（图3-6B），则证明中心不正，需要校正。
（3）旋转物台180°，使a点由十字丝交点移至a′处（图3-6C）。
（4）扭动物镜上的校正螺丝，使a′点移至偏心圆圆心o点，初校即算完成（图3-6D）。
（5）移动薄片，将点a从o点移至十字丝交点旋转物台检查，若已校好，则点a不动（图3-6E，图3-6F），否则尚需重复前述操作步骤加以校正。

图3 6 校正中心步骤示意图

当偏心很大时，转动物台a点由十字丝交点跑出视域之外，则可以根据 a点移动情况估计偏心圆的圆心位置和直径，将点a转回十字丝交点，扭动物镜上的校正螺丝，使点a向偏心圆的圆心点的反方向移动相当于偏心圆半径的距离，然后按偏心不大的情况校正。
五、偏光镜的校正
偏光显微镜上的上、下偏光镜的振动方向应当正交，下偏光镜振动方向PP应平行于东西方向，上偏光镜的振动方向AA应平行于南北方向，即分别与目镜十字丝平行，如果不是这样，就必须加以校正。
1.下偏光镜振动方向的确定
通过黑云母颜色变化来确定。在单偏光镜下使用中倍镜准焦后，在薄片中找一个具有极完全解理的黑云母（⊥001切面，见图3-7，图3-8）置于视域中心，转动物台，当黑云母颜色最深时，解理缝的方向即为下偏光镜的振动方向PP。

图3-7 黑云母光性方位图


图3-8 下偏光镜振动方向的确定

由于黑云母解理面内有较多的色素离子，如：Fe3+，Cr3+，Ti4+，Mn2+等，它的排列较紧密，当光波平行这一方向振动时，吸收性强，颜色较深，故Ng、Nm呈棕褐色，垂直黑云母解理面的色素离子（Fe3+，Ti4+，Mn2+）排列稀疏，并与K+呈相间排列，吸收性差，颜色较浅为Np，呈浅黄色。
2.上偏光镜振动方向的校正
下偏光镜的振动方向调整好后，推入上偏光镜，如果视域呈黑暗，说明上、下偏光镜振动方向正交；否则应转动上偏光镜的偏振片，直至视域最黑为止，即上、下偏光镜振动方向已经正交。
六、视域直径的测定
（1）测量中倍或低倍物镜的视域直径，可用透明方格纸或带刻度的三角板测量，测量时将它们放在载物台上，对准焦点，观察视域直径等于几毫米，将此数值记录，以备日后查用。
（2）高倍物镜视域直径，可用载物台显微尺测量，载物台显微尺总长1～2 mm，刻有100～200个方格，一般嵌在玻璃片上，每小格相当于0.01 mm。
测量时将载物台显微尺置于载物台上，对准焦点，使它的零点与目镜微尺的零点重合，观察视域直径等于显微尺的几小格，若为20小格，则视域直径为20×0.01 mm=0.2 mm。

打开光源开关，调节光强到合适大小。
转动物镜转化器，使低倍镜头正对载物台的通光孔，将载物台降至最低。
将所要观察的玻片放在载物台上，使玻片被观察的部分位于通光孔的正中央，然后旋好盖子，不要碰到镜头。
先用低倍镜观察（物镜5×，目镜10×）。观察之前，先转动粗动调焦手轮，使载物台上升，物镜逐渐接近玻片。需要注意，不能使物镜触及玻片，以防镜头将玻片压碎。然后，转动微动调焦手轮，直至物像清晰为止。
如果进一步使用高倍物镜观察，应在转换高倍物镜之前，把物像中需要放大观察的部分移至视野中央，然后转动微动调焦手轮进行调节。
观察完毕，将载物台缓缓落下，取下样品，检查仪器零件有无损伤，关机。

非均质透明矿物在偏光显微镜鉴定过程中，对晶面(或晶棱)。双晶与解理的消光角的测定有着十分重要的意义。因为借此消光常数，不仅容易区分开某些特征近似的矿物群(如辉石与角闪石类等)，而且对于识别类质同象混合晶(如斜长石类等)更有着特殊的鉴定意义。

图1 载物台的改进

如众所知，在非定向岩矿薄片内，若想顺利地以消光常数达到鉴定矿物的目的，往往是困难的。有时即便能鉴定，也很难解释准确(一般均小于真正数值)。这是因为在非定向薄片内，理想的或可以利用的矿物切面不易获得的缘故。因此，通常给实际工作人员带来莫大的困难。因为在某些情况下，如无旋转台设备时，消光常数便无法测得。毫无疑问，这是岩矿鉴定工作发展中的一个障碍。

鉴于上述情况，现今在旋转台十分缺乏的基础上，用“以土带洋”的办法来解决工作中的障碍就显得格外重要而有意义了。为此，笔者根据旋转台的工作原理，改平面载物台为倾斜载物台。这样不仅在技术上完全扫除了上述障碍，在操作与精度上也使非均质透明矿物消光常数的测定工作，进一步简单化与精确了。加之改进简单易行，操作容易，应用起来十分方便，既快又准确，因此将其改进与应用作以下简单介绍，供有关同志参考。

1 改进

如图1所示，载物台的改进，只需将其载物台内圈铁环取下(图1(a))，经过加工分成内外两个铁环(图1(b)中的A与B)。内环A以其固定在同一直径上的南北轴(图1(b)中的S和N)与外环B活动衔接，用以来承受和倾斜薄片，外环可放回原处起支架作用。此外，在内环上穿两个薄片夹孔和在外环上安置一制动南北轴的制动螺丝即可，到此即全部改进完成。

显而易见，这种改进仅适用于内圈铁环直径大的载物台，如苏联的MИH-4等显微镜。因为内圈铁环直径小，改进后的内环也要相应变小，这样不仅会使薄片的移动范围缩小，有碍选择适当矿物颗粒，有时势必割去薄片两端部分，而损坏薄片。如遇到这种情况，可采用另一改进方式，如图2所示。不过这种改进方式有一缺点，即测光性时由于聚光镜不

能无限制地上提而使其焦点不能达到薄片的矿物上，因而须换上原载物台内圈铁环，造成手续上的麻烦。纵然如此，依然有其独特意义。

在改进载物台，将固定的平面载物台变成活动的倾斜载物台时，不论采取何种方式，均须满足下列必须条件:

(1)支架(或外环)及倾斜环(或内环)的中心轴与显微镜的直立轴应为同一个垂直于载物台并通过其中心的直线。

(2)倾斜环的南北轴方向必须与下偏光摆动方向或南北十字丝平行，并垂直于显微镜直立轴。

(3)薄片中的矿物必须位于包括倾斜环南北轴的平面内。

图2 载物台的另一改进方式

2 理论根据

如上所述，这个根据弗德罗夫旋转台(теодлитного столика Е.С.Федорова)原理改进的而无玻璃半球的倾斜载物台，当倾斜角度不同时，由于不同程度的光的折射，是否会引起意外的情况发生呢?这是首先要想到的问题。

图3 光线在无玻璃半球的普通

正如大家所知，不同折光率的玻璃半球在旋转台上的作用，不外以下两点:其一，最大限度地消除由于薄片倾斜，改变了光的入射角度而引起折射。其二，使所测之光学常数(如矿物折光率，光轴角等)最大限度地接近实际数字。这是因为:①在无玻璃半球的情况下，只有当光线垂直透过薄片时才不产生折射。所以随着薄片的逐渐倾斜，在薄片与空气的交界处产生逐渐加强的折射，这样便引起光线在薄片内与空气中进行的角度差别(图3)，因此造成观察上的障碍和观测时误差的出现。②假如薄片中的矿物颗粒、树胶与玻璃半球以及薄片与上下玻璃半球间的甘油(黏结剂)的折光率彼此最大限度地接近时，实质上与均匀球体无甚区别。所以通过位于球心的矿物颗粒的光线与光线进入球系的方向基本上不会有大的改变。这时所测的常数最准确而有意义，可是实际上往往并不如此理想，通常是由于这些折光率数值的差别，而造成不同程度的、可以校正的误差(图4)。

图4 光线在玻璃半球的薄片内的折射情况

纵然如上所述，但对于仅仅是测定消光常数的倾斜载物台来说，关系并不大。因为①虽由薄片的倾斜而引起的光的折射会造成部分视域的模糊不清，但实践证明，倾角在45°以内，保留在南北轴位置上的视域清晰部分远超过所需用的面积。②光的任何折射对测定消光常数无关。③诚然解理面对薄片法线有倾斜临界角，但遇到超过该角度解理变为不清晰的情况，尚可任意选择适当颗粒。所以，倾斜载物台的运用，不论在理论上或实践上都是有意义的。

3 应用

因为解理是沿一定方向有规则地裂开，裂开之面为解理面，垂直解理面的切片，在单偏光镜下是一组平行的，细而直的裂缝，对准焦距后升降镜筒，没有左右移动现象，并在正交偏光镜下解理缝变为黑暗———消光。斜切解理面的切片所见现象则与上不同，升降镜筒时不仅向左右移动，而且所见之解理缝很宽，正交镜下不消光(图5)。

傅德彬地质学论文选集

图5直切与斜切解理面切片的解理呈现状态(a<c+b)|①垂直解理面切片，解理缝宽度为a;②斜切解理面切片，解理缝宽度为c+b

根据上述现象，在倾斜载物台上可以十分容易地将薄片内常见的斜切解理的矿物切面变为垂直解理的切面，以致相当迅速而准确地测定消光常数。同样道理，可以应用于双晶消光角，解理交角等常数的测定工作。现将其一般测定过程及操作程序归纳如下。

3.1测定前的校正工作

(1)十字丝与上下偏光严密平行。

(2)倾斜环的南北轴与下偏光的摆动方向或南北十字丝平行并重合。

(3)校正所用对物镜的中心。

(4)倾斜载物台的直立轴与显微镜的直立轴应为同一垂直于载物台的直线。

3.2测定的操作程序

(1)将欲测矿物颗粒置于十字丝交点(中心)上。

(2)将矿物的解理缝(或晶棱与双晶纹等)与南北十字丝平行。

(3)以高倍物镜(×45，×60等)，用调解螺旋升降镜筒的方法，观察解理面(或双晶聚合面等)是否直立。如不直立，须确定其倾斜方向及概略倾角。

(4)用倾斜环将解理面(或双晶聚合面)直立于南北轴上。

(5)记下载物台的读数A°。

(6)在正交偏光镜下转载物台至晶体消光位。

(7)记下转动后的载物台读数B°。

(8)消光角M°=A°－B°或B°－A°。

(9)向反时针方向转载物台45°(如果放置补色器即插检板的切口在二四象限)。

(10)用补色器或检板定平行其长轴方向的光学主轴的名称，如为N_g或N_p等。

(11)记录消光角。如cN_g=M°，N_g∧(001)=M°等。

4 几点体会

在显微镜上以倾斜载物台测定消光常数时，要注意下面几个问题:

(1)开始选择欲测矿物颗粒时，应竭力选择干涉色最高的切面。因为这样的切面是近于⊥N_m，即包含N_g与N_p光学主轴的切面。

(2)测定解理消光角时的关键问题之一，在于要区分开解理与裂理(Спайностъ И Делъностъ)。根据B.H.洛多奇尼柯夫(1955)，裂理(滑动面)在薄片中是笔直地(连续不断地)穿过整个颗粒。而解理缝几乎总是断断续续的。

(3)为保证所测结果的精确性，一定要用检板严格检查消光位，并取其几个读数的平均值是必要的。

(4)根据一系列颗粒的不同切面的测定，不仅要得出被测矿物的光性方位，而更重要的是要分析出该矿物的所属晶系。这样，会给我们的鉴定工作带来更大的益处。

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干珍红花： 偏光显微镜是用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜.凡具有双折射的物质,在偏光显微镜下就能分辨的清楚,当然这些物质也可用染色法来进行观察,但有些则不可能,而必须利用偏光显微镜. 偏光显微镜被广泛地应用在地质、矿物、化学等领域,在生物学和植物学也有应用.

钟山县19894867990： 偏光显微镜的基本原理 - ？
干珍红花： (一)单折射性与双折射性:光线通过某一物质时,如光的性质和进路不因照射方向而改变,这种物质在光学上就具有“各向同性”,又称单折射体,如普通气体、液体以及非结晶性固体;若光线通过另一物质时,光的速度、折射率、吸收性和...

钟山县19894867990： 偏光显微镜应用实例有什么?最好有图片说明 - ？
干珍红花： 偏光显微镜只要是光学系统里面的起偏镜和检偏镜起作用的,比如我们人眼看水里的鱼的时候,始终是有不清晰的,如果用偏光显微镜来看的话,就很清楚了.比如说钻石,如果我们用其他显微镜来看的话,是看不清楚的,因为钻石是多折射的物质,只能利用偏光的作用才能看清楚.也不知道有没有说清楚.

钟山县19894867990： 偏光显微镜的介绍 - ？
干珍红花： 偏光显微镜(Polarizing microscope)是用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜,在地质学等理工科专业中有重要应用.凡具有双折射的物质,在偏光显微镜下就能分辨的清楚,当然这些物质也可用染色法来进行观察,但有些则不可用,而必须利用偏光显微镜.反射偏光显微镜是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行研究鉴定的必备仪器, 可供广大用户做单偏光观察,正交偏光观察,锥光观察.

钟山县19894867990： 简述偏光显微镜在生物学中的应用 - ？
干珍红花： 将普通光改变为偏振光进行镜检的方法,以鉴别某一物质是单折射(各向同性)或双折射性(各向异性).双折射性是晶体的基本特性.因此,偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域,在生物学和植物学也有应用. 双折射性是晶体的基本特征.因此,偏光显微镜被广泛地应用在矿物、高分子、纤维、玻璃、半导体、化学等领域.在生物学中,很多结构也具有双折射性,这就需要利用偏光显微镜加以区分.在植物学方面,如鉴别纤维、染色体、纺锤丝、淀粉粒、细胞壁以及细胞质与组织中是否含有晶体等.在植物病理上,病菌的入侵,常引起组织内化学性质的改变,可以偏光显微术进行鉴别.

钟山县19894867990： 热台偏光显微镜与偏光显微镜的联系与区别 - ？
干珍红花： 他们的区别就是热台显微镜在载物台上面加了一个加热台,其他的地方都是一样的.

钟山县19894867990： 光学显微镜的构造和原理 - ？
干珍红花： 看《几何光学》,原理就是视角放大