Поляризаційні мікроскопи

165
Поляризаційні мікроскопи

Поляризація — це контрастний метод в мікроскопії для підсилення контрасту, який покращує якість зображення, отриманого за допомогою матеріалів із подвійним променезаломленням. Поляризаційні мікроскопи мають високу чутливість і можуть використовуватися як для кількісних, так і для якісних досліджень, націлених на широкий спектр анізотропних зразків. Якісна поляризаційна мікроскопія дуже популярна на практиці, їй присвячено багато наукових робіт. І навпаки, кількісні аспекти мікроскопії в поляризованому світлі, яка в основному використовується в кристалографії, є набагато складнішим предметом і зазвичай обмежується геологами, мінералогами та хіміками. Однак постійний прогрес, досягнутий протягом останніх кількох років, дозволив біологам вивчити характер подвійного променезаломлення багатьох анізотропних субклітинних утворень.

Рисунок 1. Конфігурація мікроскопа з поляризованим світлом.
Рисунок 1. Конфігурація мікроскопа з поляризованим світлом.

Поляризована світлова мікроскопія надає інформацію про колір поглинання та межі оптичного шляху між мінералами з різними показниками заломлення, подібно до світлопольної мікроскопії, але ця техніка також може розрізняти ізотропні та анізотропні речовини. Крім того, метод підсилення контрасту використовує оптичні властивості, характерні для анізотропії, і відкриває детальну інформацію про структуру та склад матеріалів, які є важливими для ідентифікації та діагностичних цілей.

Ізотропні матеріали, які включають різноманітні гази, рідини, скло та кубічні кристали, демонструють однакові оптичні властивості при дослідженні в усіх напрямках. Ці матеріали мають лише один показник заломлення і не мають обмежень щодо напрямку вібрації світла, що проходить через них. Навпаки, анізотропні матеріали, які включають 90 відсотків усіх твердих речовин, мають оптичні властивості, які змінюються залежно від орієнтації світла, що падає на кристалографічні осі. Вони демонструють діапазон показників заломлення залежно як від напрямку поширення світла через речовину, так і від координат коливальної площини. Що ще важливіше, анізотропні матеріали діють як світлорозділювачі та розділяють світлові промені на дві ортогональні складові (як показано на Рис. 1). Техніка поляризаційної мікроскопії використовує інтерференцію розділених світлових променів, оскільки вони знову об’єднуються вздовж того самого оптичного шляху для отримання інформації про анізотропні матеріали.

Інтерактивний туторіал. Двопроменезаломлюючі кристали в поляризованому світлі.

Дослідіть, як подвійне променезаломлення анізотропних кристалів взаємодіє з поляризованим світлом в оптичному мікроскопі, коли круглий предметний столик обертається на 360 градусів.

Поляризована світлова мікроскопія, мабуть, найвідоміша за своїм застосуванням в геологічних науках, які зосереджуються в основному на вивченні мінералів у тонких зрізів породи. Однак у поляризованому світлі можна легко досліджувати широкий спектр інших матеріалів, включаючи як природні, так і промислові мінерали, цементні композити, кераміку, мінеральні волокна, полімери, крохмаль, деревину, сечовину та безліч біологічних макромолекул і структурних вузлів. Цей метод можна успішно використовувати як якісно, так і кількісно і він є популярним та вагомим  інструментом для матеріалознавства, геології, хімії, біології, металургії та навіть медицини.

Основні компоненти поляризаційних мікроскопів

У поляризаційному мікроскопі є два поляризаційні фільтри — поляризатор і аналізатор (див. Рис. 1). Поляризатор розташовується під предметним столиком (під зразком), як правило, з фіксованим азимутом вібрації зліва направо або в напрямку схід-захід, хоча більшість цих елементів можна повертати на 360 градусів. Аналізатор, зазвичай вирівняний у напрямку вібрації, орієнтований на північ-південь, але в деяких мікроскопах його можна обертати, розміщується над об’єктивами (над зразком) та може переміщатися всередину та за межі траєкторії світла за потреби. Коли і аналізатор, і поляризатор вставлені в оптичний шлях, їхні азимути коливань розташовані під прямим кутом один до одного. У цій конфігурації поляризатор і аналізатор вважаються перехрещеними, без світла, що проходить через систему, і в окулярах є темне поле зору.

Для поляризованої мікроскопії падаючого світла поляризатор розташовують у вертикальному освітлювачі, а аналізатор – над напівдзеркалом. Більшість поворотних поляризаторів градуйовані, щоб вказати кут повороту азимута пропускання, тоді як аналізатори зазвичай фіксуються в потрібному положенні (хоча вдосконалені моделі можна повертати на 90 або 360 градусів). Поляризатор і аналізатор є основними компонентами поляризаційного мікроскопа, але інші бажані функції включають:

  • Спеціальний предметний столикпредметний столик для зразків, що обертається на 360 градусів, щоб полегшити дослідження за допомогою центрування об’єктивів, предметного столика з оптичною віссю мікроскопа, щоб центр обертання збігався з центром поля зору. Багато столиків, призначених для мікроскопії в поляризованому світлі, також містять шкалу Ноніуса, завдяки чому кут повороту можна виміряти з точністю до 0,1 градуса. Для розширених досліджень коноскопічних зображень також можна використовувати універсальний предметний столик із кількома осями обертання, щоб забезпечити можливість спостереження за зразком з будь-якого напрямку.
  • Об’єктиви, які не деформуються. Напруга, яка виникає в склі об’єктива під час збирання, може спричинити помилкові оптичні ефекти під поляризованим світлом. Об’єктиви, призначені для спостереження поляризованого світла, відрізняються від звичайних об’єктивів написом P, PO або Pol на тубусі. Ефективність об’єктива характеризується декількома факторами, у тому числі покриттям проти відблиску, яке використовується на поверхнях лінз, і заломлювальними властивостями через кут падіння світла на передню лінзу.
  • Револьвер об’єктивів з можливістю центрування. Оскільки положення оптичної осі об’єктива змінюється від однієї збірки до іншої, багато поляризаційних мікроскопів обладнано спеціальним револьвером об’єктивів, який містить центрувальний механізм для окремих об’єктивів. Це дає змогу відцентрувати кожен об’єктив відносно предметного столика й оптичної осі мікроскопа, щоб деталі зразка залишалися в центрі поля огляду, коли предметний столик повертається на 360 градусів.
  • Бездеформаційний конденсор. Конденсори, призначені для мікроскопії поляризованого світла, мають кілька спільних рис, включаючи використання недеформованих лінз. Деякі конденсори оснащені пазом для поляризатора або мають поляризаційний елемент, встановлений безпосередньо в конденсорі під апертурною діафрагмою. Багато конденсорів поляризованого світла мають верхню лінзу, яку можна зняти (конденсор поворотної лінзи) зі шляху світла, щоб створити майже паралельні хвильові фронти освітлення для спостережень із малим збільшенням і подвійним променезаломленням.
  • Окуляри. Окуляри мікроскопа з поляризованим світлом оснащені поперечною сіткою (або сіткою) для позначення центру поля зору. Часто прицільну сітку з перехресним дротом замінюють на мікрофотографічну сітку, яка допомагає фокусувати зразок і компонувати зображення з набором рамок, що обмежують область поля огляду, яку потрібно зняти цифровим способом або на плівку. Орієнтація окуляра щодо поляризатора та аналізатора регулюється за допомогою гострого штиря, який вставляється у втулку тубуса.
  • Лінза Бертрана – спеціальна лінза, встановлена в проміжний модуль або всередині тубуса. Лінза Бертрана проєктує інтерференційну картину, сформовану в задній фокальній площині об’єктива, у фокус на площині зображення мікроскопа. Призначена для легкого огляду задньої фокальної площини об’єктива, для точного налаштування діафрагми освітлювальної апертури та перегляду інтерференційних фігур.
  • Компенсаторні та сповільнювальні пластини. Багато мікроскопів із поляризованим світлом містять проріз, який дозволяє вставляти компенсатори та/або сповільнювальні пластини між перехрещеними поляризаторами, які використовуються для посилення різниці оптичних шляхів у зразку. У більшості сучасних мікроскопів цей проріз розташований або в револьвері об’єктивів або в проміжному модулі, розташованому між корпусом і тубусом. Компенсаційні пластини, вставлені в отвір, потім розташовуються між зразком і аналізатором.

Компанія Nikon пропонує поляризовані мікроскопи як для кількісних, так і для якісних досліджень.

Поляризаційні мікроскопи

 В асортиментному портфелі бренду представлені такі моделі:

  1. Поляризаційний мікроскоп Nikon ECLIPSE E200 POL
  2. Поляризаційний мікроскоп Nikon ECLIPSE Ci-POL
  3. Поляризаційний мікроскоп Nikon ECLIPSE LV100ND POL/DS
  4. Поляризаційний мікроскоп Nikon ECLIPSE LV100N POL 

Купити поляризаційний мікроскоп Nikon ви завжди можете у нас – офіційного дистриб’ютора Nikon в Україні.