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反射式偏光显微镜在金相分析中的应用
无陌光学 2019-07-29

一、偏振光在各向异性金属磨面上的反射。

在正交偏振光下观察各向异性晶体。因光学各向异性金属在金相磨面上呈现的各颗晶粒的位向不同,即各晶粒的“光轴”位置不同,使各晶粒的反射偏振光的偏振面旋转的角度不同,通过检偏镜后,便可在目镜中观察到具有不同亮度的晶粒衬度。转动载物台,相当于改变了偏振方向与光轴的夹角。旋转载物台360°,视场中可观察到四次明亮,四次暗黑的变化。这就是各向异性晶体在正交偏振光下的偏光效应。

例如,在正交偏光下观察纯锌的组织。纯锌具有六方结构,是光学各向异性金属。试样经过磨制,抛光,不需浸蚀到显微镜下观察,在正交偏光下,可看到各个晶粒亮度不同,表征各晶粒位向的差别,晶内有针状的孪晶,颜色总于它所在的晶粒不同,说明其位向不同。转动载物台,你会看到每个晶粒的亮度都在变化,旋转载物台360°每个晶粒都会发生四次明暗变化,非常清晰,衬度很好。

又如,球铁中的石墨,属六方晶系。明场下,石墨是灰色的,在正交偏光下,石墨球明暗不同且呈放射状,转动载物台,石墨各处的亮度都在变化,盯住一处,可看到四次明暗变化。说明石墨是各向异性晶体。从中可看出在同一颗球状石墨上显示出不同的亮度,表征石墨球呈多晶结构。

二、偏振光在各向同性金属磨面上的反射

各向同性金属在正交偏光下观察时,由于其各方向光学性质是一致的,不能使反射光的偏振面旋转,直线偏振光垂直入射到各向同性金属磨面上,因其反射光仍为直线偏振光,被与之正交的检偏镜所阻,因此反射偏振光不能通过检偏镜,视场暗黑,呈现消光现象。旋转载物台,也没有明暗变化。这就是各向同性金属在正交偏光下的现象。

若在正交偏光下研究各向同性金属,需采用改变原晶体光学性质的特殊方法来实现。常用的有深浸蚀或表面进行阳极化处理。例如,有人采用深浸蚀的方法观察高碳镍铬钢的针状马氏体和原奥氏体晶粒。有人用这种方法观察马氏体和贝氏体,低碳马氏体领域等。

又如有人用阳极极化的方法,使试样表面形成一层各向异性的氧化膜,而膜的组成与下面的晶粒位向有关。来显示很难显示的纯铝的晶粒,有人用这种方法显示塑性变形的晶粒取向,形变织构等。

三、非金属夹杂物的偏光分析

非金属夹杂物的正确判别,往往需要运用多种检测手段,才能得到正确的判断。其中,金相方法是*为简便和普遍的途径,居重要地位。通常在显微镜下利用明视场、暗视场、偏振光下的光学特性分析。以下是不同类型的夹杂物在正交偏振光下的光学特征。

1、各向同性不透明夹杂物

各向同性不透明夹杂物的反射光仍为线偏振光,在正交偏振光下被消化呈暗黑色,旋转载物台,没有明暗变化,例如MnS,FeO即属此类。

2、各向异性不透明夹杂物

各向异性不透明夹杂物在偏振光照射下将发生震动面的旋转,使反射偏振光与检偏镜改变正交位置。部分光线可通过检偏镜。 旋转载物台360°,可观察到四次或两次明暗变化。例如FeS,石墨等。

3、各向同性透明夹杂物

透明夹杂物在偏振光下易于观察。透明夹杂物被直线偏振光照射时,光线的一部分在夹杂物外表面反射,一部分向内折射,并在夹杂物与金属基体的界面处发生不规则的内反射,因而改变了入射光的偏振方向。

使透过夹杂物后射向检偏镜的光线的一部分可以透过检偏镜,因而可以观察到夹杂物的亮度,同时也看到它们的固有色彩。但旋转载物台,其亮度不发生变化。证明其是各向同性的。很多常见的夹杂物都是此类。例如Al2O3,MnO等。MnO为绿色。各向同性的透明夹杂物在偏光和暗场下观察到的颜色是一致的。

4、各向异性透明夹杂物

各向异性透明及杂物,在正交偏光下,不仅能够看到它们的透明度和固有色彩,而且旋转载物台360°应有四次明暗变化,有的看到两次明显的明暗变化。例如FeO,TiO在正交偏振光下呈明亮的玫瑰红色,并可看到明暗变化。

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