Principes d'imagerie du microscope métallographique
1. Champ clair, champ sombre
Brightfield est la méthode d'observation la plus basique pour observer des échantillons au microscope, qui présente un arrière-plan clair dans le champ de vision du microscope. Le principe de base est que lorsque la source de lumière est verticale ou presque verticale et éclaire la surface de l'échantillon à travers l'objectif, elle est réfléchie vers l'objectif à travers la surface de l'échantillon pour former une image.
La différence entre la méthode d'éclairage en champ sombre et la méthode d'éclairage en champ clair réside dans le fait qu'un fond sombre apparaît dans la zone du champ du microscope. La méthode d'éclairage en champ clair est une incidence verticale ou perpendiculaire, tandis que la méthode d'éclairage en champ sombre consiste en un éclairage oblique environnant à l'extérieur de l'objectif. L'échantillon diffusera ou reflétera la lumière d'irradiation, et la lumière diffusée ou réfléchie par l'échantillon entrera dans l'objectif pour imager l'échantillon. L'observation en champ sombre permet d'observer clairement de minuscules cristaux incolores ou de minuscules fibres de couleur claire difficiles à observer en champ clair.
2. Lumière polarisée, interférence
La lumière est une onde électromagnétique et l’onde électromagnétique est une onde transversale. Seules les ondes transversales ont une polarisation. Elle est définie comme une lumière dont le vecteur électrique vibre de manière fixe par rapport à la direction de propagation.
Le phénomène de polarisation de la lumière peut être détecté à l’aide d’équipements expérimentaux. Prenez deux polariseurs identiques A et B et faites passer la lumière naturelle à travers le premier polariseur A. À ce stade, la lumière naturelle devient également une lumière polarisée, mais comme l'œil humain ne peut pas la distinguer, un deuxième polariseur B est nécessaire. Fixez le polariseur A et placez le polariseur B sur le même plan horizontal que A. Faites pivoter le polariseur B. Vous pouvez constater que l'intensité de la lumière transmise change périodiquement à mesure que B tourne. L'intensité lumineuse augmentera progressivement du maximum au maximum pour chaque rotation de 90 degrés. Il s'affaiblit au plus sombre, puis tourne à 90 degrés et l'intensité lumineuse augmente progressivement du plus sombre au plus brillant. Par conséquent, le polariseur A est appelé polariseur et le polariseur B est appelé analyseur.
L'interférence est le phénomène dans lequel l'intensité lumineuse est renforcée ou affaiblie par la superposition de deux colonnes d'ondes cohérentes (lumière) dans la zone d'interaction. L'interférence lumineuse est principalement divisée en interférence à double fente et en interférence à couche mince. L'interférence à double fente signifie que la lumière émise par deux sources lumineuses indépendantes n'est pas une lumière cohérente. Le dispositif d'interférence à double fente fait passer un faisceau de lumière à travers les doubles fentes et devient deux faisceaux de lumière cohérente, qui communiquent sur l'écran lumineux pour former des franges d'interférence stables. Dans l'expérience d'interférence à double fente, lorsque la différence de distance entre un certain point de l'écran lumineux et les doubles fentes est un nombre pair de demi-longueurs d'onde, des bandes lumineuses apparaîtront à ce point ; Lorsque la différence de distance entre un certain point de l'écran lumineux et les doubles fentes est un nombre impair de demi-longueurs d'onde, les bandes sombres apparaissant à ce point sont l'interférence de la double fente de Young. L'interférence d'une couche mince est un phénomène dans lequel deux faisceaux de lumière réfléchie se forment après qu'un faisceau de lumière soit réfléchi par deux surfaces du film. Ce phénomène est appelé interférence des couches minces. Dans l'interférence en couche mince, la différence de trajet de la lumière réfléchie par les surfaces avant et arrière est déterminée par l'épaisseur du film, donc dans l'interférence en couche mince, la même frange brillante (frange sombre) devrait apparaître là où l'épaisseur du film est égale. Puisque la longueur d’onde des ondes lumineuses est extrêmement courte, lorsque des films minces interfèrent, le film diélectrique doit être suffisamment fin pour observer les franges d’interférence.
3. Contraste d'interférence différentielle DIC
Le microscope métallographique DIC utilise le principe de la lumière polarisée. Le microscope DIC à transmission comporte principalement quatre composants optiques spéciaux : polariseur, prisme DIC I, prisme DIC II et analyseur. Le polariseur est installé directement devant le système de condensation pour polariser linéairement la lumière. Un prisme DIC est installé dans le condenseur. Ce prisme peut décomposer un faisceau de lumière en deux faisceaux de lumière (x et y) avec des directions de polarisation différentes, et les deux faisceaux forment un petit angle. Le condenseur aligne les deux faisceaux de lumière parallèlement à l'axe optique du microscope. Initialement, les deux faisceaux lumineux ont la même phase. Après avoir traversé les zones adjacentes de l'échantillon, la différence de chemin optique entre les deux faisceaux de lumière se produit en raison de l'épaisseur et de l'indice de réfraction différents de l'échantillon. Un prisme DIC II est installé sur le plan focal arrière de l'objectif, qui combine les deux ondes lumineuses en une seule. A cette époque, les plans de polarisation (x et y) des deux faisceaux lumineux existent toujours. Enfin, le faisceau traverse le premier dispositif polarisant, l'analyseur. Avant que le faisceau ne forme une image DIC dans l'oculaire, l'analyseur est orienté perpendiculairement au polariseur. L'analyseur combine deux ondes lumineuses perpendiculaires en deux faisceaux ayant le même plan de polarisation, les faisant interférer. La différence de chemin optique entre les ondes x et y détermine la quantité de lumière transmise. Lorsque la différence de chemin optique est 0, aucune lumière ne traverse l'analyseur ; lorsque la différence de chemin optique est égale à la moitié de la longueur d’onde, la lumière qui la traverse atteint la valeur maximale. Ainsi, sur le fond gris, la structure de l'échantillon montre une différence de lumière et d'obscurité. Afin d'obtenir le meilleur contraste de l'image, la différence de chemin optique peut être modifiée en ajustant le réglage fin longitudinal du prisme DIC II. La différence de chemin optique peut modifier la luminosité de l’image. Le réglage du DIC Prism II peut faire en sorte que la structure fine de l'échantillon montre une image de projection positive ou négative, généralement un côté est clair et l'autre côté est sombre, ce qui crée un sens tridimensionnel artificiel de l'échantillon.
