一百年前,偏光显微镜就已经应用于传统的地球科学研究之中。从那时起,随着技术的不断进步,这类显微镜在用户友好性、人体工程学以及光学性能方面逐渐改善。
时至今日,仍有一方面在原地踏步:传统的偏振光(复式)显微镜仅适用于经过制备的样品,因为这类显微镜提供的工作距离不足以满足整个样品的检测。
这就意味着必须切割和抛光较厚、较大的地质样品,以适应复式显微镜的有限工作距离。这些样品制备对精确度的要求很高,而在抛光片的厚度、平整度和抛光效果方面,对精确度的要求则更甚。运用带透射、偏振光的复式显微镜进行检测时,标准厚度应为30微米。换言之,科学家检测未经制备的样品时,需要切换成工作距离较大的体视显微镜。
那么,有没有一台显微镜,能够同时胜任这两类样品?这就是Leica DVM6 M数码显微镜。选用适当的配件,该显微镜即可化身为半定量型偏振显微镜,让地质科学家用一台偏振光显微镜,就能分析经过或未经过制备的样品。
地质样品种类繁多,包括薄切片、抛光片、微体化石、矿物颗粒、岩样、岩心、显微载片、化石等。复式显微镜适合薄切片、抛光片等制备样品,体视显微镜适合微体化石、矿物颗粒、岩样、岩心、显微载片、化石等,而Leica DVM6 M的检测范围覆盖了上述全部样品。

运用适配器将Leica DVM6 M安装在手动或电动调焦柱上,即可获得额外工作距离,确保地质学家能够对抛光或未抛光的样品进行检测观察。具备高数值孔径的透射光座,提供了适用于多样化偏振光应用领域的数码解决方案。
为透射光座配备一个偏振载物台,上面带一个旋入/旋出偏光镜。按照上述方法设置Leica DVM6 M,确保显微镜适用于任何地质科学应用领域,并保证用户能够分别观察平行和交叉偏振光下的透明样品。样品是否配有盖玻片,或样品是否系未切削的透明矿物质(例如,钻石或指示矿物),这些并不重要。

Leica DVM6 M能够提高地质科学家的工作效率,归因于以下优势:
下面选取玄武岩薄片为例。采用不同方向的偏振光照明,可以展示玄武岩的结构和组成。

图1:运用平行偏振光获取的玄武岩薄片图像

图2:运用交叉偏振光获取的相同样品图像
如果单幅图像显示样品的感兴趣区域比显微镜的视场大,则研究人员可以运用显微镜软件中的Live Image Builder(实时图像生成器)功能。在载物台扫描阶段,该项功能可以通过照相机记录的合成图像来创建单幅图像,保证用户能够更大范围地查看样品。

图3:上图系玄武岩薄片的概览大图
针对反光,可以采用内置同轴照明方式观察抛光样品,无需附加部件。在反射光模式下,调节内置¼ λ 片(波板),即可完成偏振光交叉。

图4:运用平行偏振反射光观察矿石矿物

图5:运用交叉偏振反射光观察同一样品
Leica DVM6 M同轴照明模式配备倾斜照明滑块,提供晶界、硬度差和划痕的三维图像。只需简单地四处移动照明滑块,即可从该角度观察样品,无需其他操作。
此外,配备集成环形光的Leica DVM6 M还为抛光样品提供了额外的暗场角度——这是传统偏振光显微镜所不具备的。

图6:运用平行偏振倾斜反射光照明获取的同一样品细节图像,用于查看硬度差和划痕

图7:运用环形光照明获取的同一样品细节图像
除这些观察地球科学样品的“经典"方法之外,用户还可以运用Leica DVM6 M观察未经过制备样品的三维图像,例如显微载片、岩心部分、散矿物质、微体化石等。由于体视显微镜的内置部分环形光设置或鹅颈管聚光灯,因此可以运用与体视显微镜相似的方式,观察未经过制备的样品。
对于厚度超过显微镜景深的样品,可以采用多聚焦功能轻松对其进行观察,随后重建样品的三维形貌图。另外,如果仅需二维图像,则可以启用Live Image Builder功能。
显微载片样品通常需要扩展景深,令所有细节更加明晰。Leica DVM6 M软件具备Live Image Builder Z(配备手动调焦柱)和蒙太奇选项(自定义、EDOF、启动),为获取多焦点图像提供了一种非常简单的方式。

图8:运用环形光照明获取的显微载片样品细节图像

图9:运用环形光照明获取的显微载片样品多焦点图像

图10:运用透射偏振光照明获取的尚未打磨钻石的多焦点图像
松散样品、岩石样品和岩心通常比显微镜提供的视场要大,而配备Live Image Builder XY,则可以克服该限制,并将多幅图像合成视场较大的单幅图像。
Leica DVM6 M三个可用物镜拥有广泛的放大倍率(1x ~ 2,350x)和分辨率,保证用户能够快速实现较大样品从宏观到微观图像之间的切换。
由于所有图像都是自动校准的,这些图像都可以用于测量。在三维形貌重建中,可以测量表面特性和体积。

图11:通过长度和表面测量,获取黄金和重矿物的多焦点图像
结论
本文展示了在地球科学研究领域,使用一台显微镜分析经过或未经过制备样品的可能性。Leica DVM6 M数码显微镜将宏观与微观合二为一,保证用户既可分析二维也可分析三维样品。由于视场和景深可以同时增加,因而可以轻松操作不同高度的样品。
Leica DVM6 M通用照明方式为研究和分析样品,提供了比复式显微镜更多的选项。
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