應用案例 | 絢麗多彩的顯微觀察——徠卡偏光顯微鏡的應用

偏光顯微鏡作為一種能夠利用光的偏振特性研究物質微觀結構的精密儀器，在多個領域發揮著不可替代的作用，為科研工作者和專業人員提供了深入探究物質本質的有力工具。本文分享幾個偏光顯微鏡在不同領域的實際應用案例。

01.地質研究領域：解析礦物奧秘

在地質勘探與研究中，準確鑒定礦物種類、分析其微觀結構對于了解地質構造、追溯地質歷史演變具有重要意義。

研究人員在對某一地區采集的巖石樣本進行分析時，運用偏光顯微鏡觀察到一種特殊的礦物。在偏振光的照射下，該礦物呈現出的干涉色和消光現象。通過仔細比對礦物圖譜以及深入分析其光學特性，確定該礦物為角閃石。角閃石的晶體結構在偏光顯微鏡下清晰可辨，其解理夾角和晶軸方向等特征，為研究該地區的地質形成過程提供了關鍵線索。根據角閃石的存在及其特征，結合其他礦物信息，研究團隊推斷該區域在特定地質時期經歷了復雜的構造運動和變質作用，這一發現為進一步揭示該地區的地質演化歷史奠定了基礎。

左：借助平行偏光鏡對玄武巖薄切片開展成像工作。在此圖中，典型的斑巖結構清晰可見，呈現出較大樣本與細小基質的特征。單種礦物上出現的棕色條紋，意味著并未發生二次交替過程。

右：針對同一塊玄武巖切片，采用交叉偏光鏡進行成像。圖中較大的晶體展現出較高的雙折射顏色，如輝石和橄欖石。而條形斜長石，因其形狀與較低雙折射特性，顯得格外清晰。這些圖像均由 徠卡DM4P 顯微鏡，利用透射光、10 倍平面熒光物鏡以及偏光鏡所達成的成像效果。

02.材料科學領域：優化材料性能

在材料科學研究中，微觀結構對材料性能起著決定性作用。以高分子材料為例，其內部分子鏈的排列方式和取向直接影響材料的機械性能、光學性能等。

某些科研團隊在研發新型高強度塑料時，使用偏光顯微鏡觀察材料的微觀結構。通過對不同加工條件下制備的塑料樣品進行觀察，發現當加工溫度和壓力控制在特定范圍時，材料內部的分子鏈呈現出高度有序的排列狀態（在偏光顯微鏡圖像中表現為清晰的紋理和規則的圖案）。這種有序排列使得材料的拉伸強度和韌性得到顯著提升。基于偏光顯微鏡的觀察結果，科研團隊進一步優化了材料的加工工藝，成功制備出性能優異的新型塑料，滿足了特定工業領域對高強度、高韌性材料的需求。

左：通過平行偏光鏡將聚乙烯薄膜放大20倍進行觀察。在薄膜中，典型的球晶清晰可辨，此刻球晶與黑色的馬耳他十字圖案一同呈現，極為醒目。

右：運用交叉偏光鏡搭配lambda板對聚乙烯薄膜進行成像。球晶的大小以及分布狀況，對于薄膜的性能起著決定性作用。這些圖片均是由徠卡DM4 P顯微鏡配備20x平面熒光物鏡與偏光鏡所呈現出的成像效果。

03.紡織行業領域：鑒別纖維材質

在紡織行業，準確鑒別纖維種類對于保證產品質量、控制生產成本以及開發新產品至關重要。偏光顯微鏡為纖維的微觀結構觀察提供了有效的手段。

當需要鑒別一批未知來源的紡織纖維時，技術人員將纖維制成薄片樣本，在偏光顯微鏡下進行觀察。天然纖維如棉纖維，在偏光顯微鏡下呈現出的形態和光學特征，其細胞壁的結構和紋理清晰可見；而化學纖維如聚酯纖維，具有規則的圓形或異形截面，在偏振光下的光學表現與天然纖維截然不同。通過仔細觀察纖維的形態、雙折射現象以及其他光學特性，技術人員能夠準確判斷纖維的種類，從而為后續的紡織工藝選擇和產品質量控制提供可靠的依據。

左：尼龍纖維單偏光成像   右：正交偏振光成像下的尼龍纖維呈現出高階雙折射顏色

04.偏光顯微鏡搭配其他附件應用

01.搭配冷熱臺

在微觀上觀察記錄其溶化、升華、結晶過程中的狀態和各種變化。

圖5:徠卡DM4 P偏光顯微鏡搭配INSTEC冷熱臺      

圖6：包裹體

02.陰極發光

固體樣品的表面在陰極射線轟擊下，由電能轉化成光輻射后，產生的一種發光現象，由于能量的電子束是從陰極發射出來的，故稱陰極發光。

通過對陰極發光的強度、顏色、分布和波長等參數進行測量和分析，可以獲得樣品的各種信息，如成分、晶體結構、缺陷、應力等。

圖7：徠卡DM2700P偏光顯微鏡搭配陰極發光

圖8:方解石、白云石、石英、長石、硅灰石等礦物的發光性

03.顯微分光光度計

顯微分光光度計系統，結合顯微學和光譜學的優勢，用于微小樣品或樣品的微小區域的光譜和色度分析。主要用于鏡質體反射率的測定，通過鏡質組分反射率的測定，研究巖礦有機質的成熟度。

圖9：顯微鏡分光光度計檢測煙煤顯微組分

領拓儀器于2012年開始代理徠卡品牌，擁有十多年的經驗積累和強大的技術支持團隊。領拓儀器是徠卡顯微鏡的華南、西南授權代理商。