显微专用双折射分布观察偏振相机

聚合物的结晶受外界条件影响很大，而结晶聚合物的性能与其结晶形态等有密切的关系，所以对聚合物的结晶形态研究有着很重要的意义。聚合物在不同条件下形成不同的结晶，比如单晶、球晶、纤维晶等等，而其中球晶是聚合物结晶时最常见的一种形式。球晶可以长得比较大，直径甚至可以达到厘米数量级．球晶是从一个晶核在三维方向上一齐向外生长而形成的径向对称的结构，由于是各向异性的，就会产生双折射的性质。因此，普通的偏光显微镜就可以对球晶进行观察．因为聚合物球晶在偏光显微镜的正交偏振片之间呈现出特有的黑十字消光图形。偏光显微镜的最佳分辨率为200 nm，有效放大倍数超过500—1000倍，与电子显微镜、x射线衍射法结合可提供较全面的晶体结构信息。 球晶的基本结构单元是具有折叠链结构的片晶，球晶是从一个中心(晶核)在三维方向上一齐向外生长晶体而形成的径向对称的结构，即—个球状聚集体。 光是电磁波，也就是横波，它的传播方向与振动方向垂直。但对于自然光来说，它的振动方向均匀分布，没有任何方向占优势。但是自然光通过反射、折射或选择吸收后，可以转变为只在一个方向上振动的光波．即偏振光。—束自然光经过两片偏振片，如果两个偏振轴相互垂直，光线就无法通过了。光波在各向异性介质中传播时，其传播速度随振动方向不同而变化。折射率值也随之改变，一般都发生双折射，分解成振动方向相互垂直、传播速度不同、折射率不同的两条偏振光。而这两束偏振光通过第二个偏振片时。只有在与第二偏振轴平行方向的光线可以通过。而通过的两束光由于光程差将会发生干涉现象。 在正交偏光显微镜下观察，非晶体聚合物因为其各向同性，没有发生双折射现象，光线被正交的偏振镜阻碍，视场黑暗。球晶会呈现出特有的黑十字消光现象，黑十字的两臂分别平行于两偏振轴的方向。而除了偏振片的振动方向外，其余部分就出现了因折射而产生的光亮。如图2—1是共聚聚丙烯在145℃时的球晶照片。在偏振光条件下，还可以观察晶体的形态，测定晶粒大小和研究晶体的多色性等等。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/12/200812011816_121451_1604910_3.jpg[/img]

偏光显微镜的工作原理： 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、吸收性和偏振、振幅等因照射方向而有不同，这种物质在光学上则具有"各向异性"，又称双折射体，如晶体、纤维等。 二、光的偏振现象：光波根据振动的特点，可分为自然光与偏振光。自然光的振动特点是在垂直光波传导轴上具有许多振动面，各平面上振动的振幅分布相同 自然光经过反射、折射、双折射及吸收等作用，可得到只在一个方向上振动的光波，这种光波则称为"偏光"或"偏振光"。 三、偏光的产生及其作用：偏光显微镜最重要的部件是偏光装置----起偏器和检偏器。过去两者均为尼科尔(Nicola)棱镜组成，它是由天然的方解石制作而成，但由于受到晶体体积较大的限制，难以取得较大面积的偏振，近来偏光显微镜则采用人造偏振镜来代替尼科尔梭镜。 人造偏振镜是以硫酸喹啉又名Herapathite的晶体制作而成，呈绿橄榄色。当普通光通过它后，就能获得只在一直线上振动的直线偏振光。 偏光显微镜有两个偏振镜，一个装置在光源与被检物体之间的叫“起偏镜” 另一个装置在物镜与目镜之间的叫“检偏镜”，有手柄伸手镜筒或中间附件外方以便操作，其上有旋转角的刻度。 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互相平行，即处于“平行检偏立”的情况下，则视场最为明亮。反之，若两者互相垂直，即处于“正交校偏位”的情况下，则视场完全黑暗，如果两者倾斜，则视场表明出中等程度的亮度。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，则只以通过一部分 如若垂直，则完全不能通过。因此，在采用偏光显微镜检时，原则上要使起偏镜与检偏镜处于正交检偏位的状态下进行。 四、正交检偏位下的双折射体：在正交的情况下，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)，无论怎样旋转载物台，视场仍为黑暗，这是因为起偏镜所形成的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。若被检物体具有双折射特性或 含有具双折射特性的物质，则具双折射特性的地方视场变亮，这是因为从起偏镜射出的直线偏振光进入双折射体后，产生振动方向不同的两种直线偏振光，当这两种光通过检偏镜时，由于另一束光并不与检偏镜偏振方向正交，可透过检偏镜，就能使人眼看到明亮的象。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，旋转载物台时，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偏振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。[img=,450,391]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804181030140697_8566_3391505_3.jpg!w450x391.jpg[/img] 五、干涉色：在正交检偏位情况下，用各种不同波长[url=http://www.gengxu.cn]滤光片[/url]的混合光线为光源观察双折射体，在旋转载物台时，视场中不仅出现最亮的对角位置，而且还会看到颜色。出现颜色的原因，主要是由干涉色而造成(当然也可能被检物体本身并非无色透明)。干涉色的分布特点决定于双折射体的种类和它的厚度，是由于相应推迟对不同颜色光的波长的依赖关系，如果被检物体的某个区域的推迟和另一区域的推迟不同，则透过检偏镜光的颜色也就不同。