PL115114B2 - Microscope polarizing-interference device - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mikroskopowe urzadzenie polaryzacyjno-interferencyjne, stanowiace wposazenie mikroskopów polaryzacyjno-interferencyjnych.

Znane sa mikroskopowe urzadzenia polaryzacyjno-interferencyjne skonstruowane przez Lebiediewa i Smitha, sluzace do obserwacji obiektów dwójlomnych. Skladaja sie one z kondensora, dwóch polary- zatorów liniowych, dwóch plytek dwójlomnych oraz umieszczonej miedzy nimi pólfalówki. Na wyjsciu wiazki z ukladu umieszczony jest obiektyw oraz cwiercfalówka. Wiazka swiatla po wyjsciu z konden¬ sora pada na plytke dwójlomna, gdzie ulega rozdzieleniu na promien zwyczajny i nadzwyczajny.W plytce promienie uzyskuja opóznienie wzgledem siebie. Pólfalówka opóznia faze jednej z wiazek o polowe dlugosci fali swietlnej i równoczesnie odwraca w obu, kierunki drgan swiatla o 90°. W wyniku tego wiazka zwyczajna padajac na druga plytke dwójlomna biegnie w niej jako nadzwyczajna i na odw¬ rót. Zachodzi wiec calkowita kompensacja róznicy drogi optycznej miedzy tymi wiazkami z wyjatkiem róznicy drogi optycznej równej polowie dlugosci fali swietlnej wywolanej przejsciem przez pólfalówke.

Oba promienie sa spolaryzowane w plaszczyznach prostopadlych do siebie i nakladajac sie tworza wiazke wypadkowa, której drgania zachodza w plaszczyznie wiazki pierwotnej. Ustawiajac wiec analiza¬ tor w polozeniu skrzyzowanym wzgledem polaryzatora, uzyskuje sie calkowite wygaszenie swiatla.

Umieszczony na drodze jednego z promieni zwyczajnego lub nadzwyczajnego badany obiekt dwójlomny zmienia w pewnym stopniu faze wiazki przechodzacej.

Po zlozeniu drgan promienia zwyczajnego i nadzwyczajnego nie uzyska sie swiatla spolaryzowa¬ nego liniowo lecz eliptycznie. Swiatlo to nie moze byc wiec calkowicie wygaszone przez analizator i pojawia sie jasne pole widzenia. Jednak gdy przed analizatorem umiesci sie cwiercfalówke, wtedy mozna zamienic swiatlo spolaryzowane eliptycznie na spolaryzowane liniowo, którego kierunek drgan z kierunkiem drgan wiazki pierwotnej tworzy pewien kat 0. Kat ten jest zalezny od przesuniecia fazowego ip wprowadzanego przez badany obiekt. Obracajac analizator od polozenia skrzyzowanego z polaryza- torem o kat 0, mozna wyznaczyc róznice drogi optycznej 8 obiektu.

Znane sa tez mikroskopowe urzadzenia polaryzacyjno-interferencyjne sluzace do pomiaru wielkosci dwójlomnosci. Zawieraja one plytki dwójlomne umieszczone pomiedzy skrzyzowanymi polaryzatorami tak, aby kierunki drgan promienia zwyczajnego i nadzwyczajnego tworzyly katy 45° z osiami opty¬ cznymi polaryzatora i analizatora.iKl. .JM^ Ikleslic kierunki drgan promienia zwyczajnego i nadzwyczajnfj©^^g^g^^if^^|d\vójb- mnego, ustawia sie go na plytce pomocniczej tak aby kierunki drgan byly równolegle do kierunków drgan plytki pomocniczej. Najlepiej dokonac tego orientujac obie plytki do polozenia wygaszenia, a nastepnie obrócic je o kat 45° dookola osi optycznej. Powstale barwy interferencyjne sa wynikiem doda¬ wania sie barw badanego obiektu i plytki pomocniczej. Gdy kierunek drgan promienia zwyczajnego w plytce pomocniczej pokryje sie z kierunkiem drgan promienia zwyczajnego w obiekcie, wtedy plytka pomocnicza bedzie zwiekszala opóznienie dawane przez obiekt, w rezultacie powstana barwy interfere- nycjne wyzszego rzedu o mniejszej intensywnosci. Jezeli natomiast kierunek drgan promienia nadzwy¬ czajnego obiektu pokryje sie z kierunkiem drgan promienia zwyczajnego plytki pomocniczej, to otrzyma sie zmniejszenie opóznienia i barwy nizszego rzedu. Czasem zachodzi przypadek, ze obiekt ma duzo wieksza dwójlomnosc niz plytka i wtedy ocena zmniejszenia, czy zwiekszenia rzedu interferencji jest bar¬ dzo utrudniona. Wówczas stosuje sie zwykle kliny interferencyjne z kwarcu lub kalcytu. Usuwanie klina powoduje przesuwanie barw w kierunku wyzszego lub nizszego .rzedu zaleznie od wlasnosci obiektu (dwójlomnosc dodatnia lub ujemna).

Stosowane plytki pomocnicze i klin interferencyjny nie sa zbyt wygodne w uzyciu i pozwalaja okreslic tylko kierunki drgan promienia zwyczajnego i nadzwyczajnego w badanych obiektach. Nie mozna natomiast przy pomocy tego urzadzenia zmierzyc w sposób bezposredni wielkosci dwójlomnosci.

Z kolei wada omówionego poprzednio urzadzenia do obserwacji obiektów dwójlomnych jest dosc ograniczone zastosowanie, poniewaz mozna z jego pomoca badac obiekty dwójlomne o niewielkich wymiarach. Spowodowane to jest niezbyt duzymi rozdwojeniami promieni zwyczajnego i nadzwyczaj¬ nego uzyskanymi przez uzywane plytki kwarcowe lub kalcytowe. W przypadku, gdy szerokosc przed¬ miotu jest wieksza od rozdwojenia wiazek, wtedy otrzymuje sie dwa obrazy, które zachodza na siebie pogarszajac ostrosc i czytelnosc wlasciwego przedmiotu.

Istota wynalazku polega na tym. ze elementy dwójlomne w mikrospokowym urzadzeniu poJaryzacyjno-interferencyjnym stanowia komórki cieklokrystaliczne o dwójlomnosci regulowanej polem elektrycznym.

Urzadzenie polaryzacyjno-imerferencyjne z zastosowaniem komórki cieklokrystalicznej pozwala ogladac obiekty dwójlomne o róznych wymiarach i dwójlomnosci. W przypadku urzadzenia do pomiaru wielkosci dwójlomnosci, zastosowanie komórki cieklokrystalicznej pozwala bezposrednio mierzyc dwój¬ lomnosc. poprzez wyskalowanie potencjometru zmiany napiecia przylozonego do komórki cieklokrysta¬ licznej, w wartosciach dwójlomnosci. Znajac dwójlomnosc, znajduje sie równiez róznice dróg optycznych dla promienia zwyczajnego i nadzwyczajnego.

Przedmiot wynalazku zostanie blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie mikroskopowe urzadzenie polaryzacyjno-interferencyjne sluzace do obserwacji obiektów dwójlomnych, a fig. 2 — schemat mikroskopowego urzadzenia polaryzacyjno- interferencyjnego do pomiaru wielkosci dwójlomnosci.

Zgodnie z fig. 1 urzadzenie sklada sie z polaryzatora 1, za którym w kolejnosci ustawiane sa pro¬ stopadle do wspólnej osi kondensor 2, komórka cieklokrystaliczna 3, pólfalówka 4, druga komórka cie¬ klokrystaliczna 7, obiektyw 8. cwiercfalówka 9 i analizator 10.

Swiatlo z ukladu oswietlajacego mikroskopu pada na pierwszy element, którym jest polaryzator 1.

Równolegla wiazka swiatla spolaryzowanego, po przejsciu przez kondensor 2, i komórke cieklokrystali¬ czna 3 rozdwaja sie na promien zwyczajny i nadzwyczajny, które nastepnie opóznione na pólfalówce 4 przechodza przez obiekt 6. Promienie te sa wzgledem siebie opóznione tak, ze po przejsciu kolejno przez druga komórke 7, obiektyw 8, cwiercfalówke 9 i analizator 10 ulegaja interferencji.

Przedstawione na fig. 2 urzadzenie sklada sie z kolejno usytuowanych prostopadle do wspólnej osi kondensora 11, polaryzatora 12, komórki cieklokrystalicznej 13 i analizatora 15.

Swiatlo wchodzace do ukladu pada na kondensor 11, który wytwarza równolegla wiazke. Wiazka ta ulega spolaryzowaniu w poiaryzatorze 12, a nastepnie po przejsciu przez komórke cieklokrystaliczna 13 i obiekt 14 przechodzi przez analizator 15.

Kazdy z elementów dwójlomnych 3, 7, 13 stanowi komórka cieklokrystaliczna, w której przy pomocy warstw porzadkujacych wywoluje sie orientacje molekul cieklego krysztalu równolegla do elektrod.115114 3 Przykladowe zmiany róznicy dróg optycznych 8 i dwójlomnosci tn w funkcji przylozonego napieo» l przedstawiono w tabeli: u V 0 0.4 1.0 1.4 1.8 2.6 3,0 4.0 5,0 6.0 6 tan 3,790 3.562 1.909 1.197 0,798 0.655 0,513 0,484 0.370 0.199 0.144 Ul — 0.253 0.237 0,127 0,080 0,053 0,044 0,034 0,032 0.025 0,013 0,007 Grubosc warstwy cieklego krysztalu 15/im.

Z as t r"z e z en i e patentowe Mikroskopowe urzadzenie polaryzacyjno-interferencyjne, majace uklad optyczny skladajacy sie z dwu poiaryzatorów liniowych, kondensora i-elementów dwójlomnych. znamienne tyuh ze elementy dwójlomne (3, 7, 13) maja postac komórek cieklokrystalicznych o dwójlomnosci sterowanej polem elektrvcznvm.F.g.1 i i 10 3 9 3 * to O 31 r <+> u* i "I r-H« Jo y L. m i —* //y^ Prac. Poligraf. UP PRL. Naklad 120 egz.

Cena 100 zl