应用案例 | 绚丽多彩的显微观察——徕卡偏光显微镜的应用

偏光显微镜作为一种能够利用光的偏振特性研究物质微观结构的精密仪器，在多个领域发挥着不可替代的作用，为科研工作者和专业人员提供了深入探究物质本质的有力工具。本文分享几个偏光显微镜在不同领域的实际应用案例。

01.地质研究领域：解析矿物奥秘

在地质勘探与研究中，准确鉴定矿物种类、分析其微观结构对于了解地质构造、追溯地质历史演变具有重要意义。

研究人员在对某一地区采集的岩石样本进行分析时，运用偏光显微镜观察到一种特殊的矿物。在偏振光的照射下，该矿物呈现出的干涉色和消光现象。通过仔细比对矿物图谱以及深入分析其光学特性，确定该矿物为角闪石。角闪石的晶体结构在偏光显微镜下清晰可辨，其解理夹角和晶轴方向等特征，为研究该地区的地质形成过程提供了关键线索。根据角闪石的存在及其特征，结合其他矿物信息，研究团队推断该区域在特定地质时期经历了复杂的构造运动和变质作用，这一发现为进一步揭示该地区的地质演化历史奠定了基础。

左：借助平行偏光镜对玄武岩薄切片开展成像工作。在此图中，典型的斑岩结构清晰可见，呈现出较大样本与细小基质的特征。单种矿物上出现的棕色条纹，意味着并未发生二次交替过程。

右：针对同一块玄武岩切片，采用交叉偏光镜进行成像。图中较大的晶体展现出较高的双折射颜色，如辉石和橄榄石。而条形斜长石，因其形状与较低双折射特性，显得格外清晰。这些图像均由 徕卡DM4P 显微镜，利用透射光、10 倍平面荧光物镜以及偏光镜所达成的成像效果。

02.材料科学领域：优化材料性能

在材料科学研究中，微观结构对材料性能起着决定性作用。以高分子材料为例，其内部分子链的排列方式和取向直接影响材料的机械性能、光学性能等。

某些科研团队在研发新型高强度塑料时，使用偏光显微镜观察材料的微观结构。通过对不同加工条件下制备的塑料样品进行观察，发现当加工温度和压力控制在特定范围时，材料内部的分子链呈现出高度有序的排列状态（在偏光显微镜图像中表现为清晰的纹理和规则的图案）。这种有序排列使得材料的拉伸强度和韧性得到显著提升。基于偏光显微镜的观察结果，科研团队进一步优化了材料的加工工艺，成功制备出性能优异的新型塑料，满足了特定工业领域对高强度、高韧性材料的需求。

左：通过平行偏光镜将聚乙烯薄膜放大20倍进行观察。在薄膜中，典型的球晶清晰可辨，此刻球晶与黑色的马耳他十字图案一同呈现，极为醒目。

右：运用交叉偏光镜搭配lambda板对聚乙烯薄膜进行成像。球晶的大小以及分布状况，对于薄膜的性能起着决定性作用。这些图片均是由徕卡DM4 P显微镜配备20x平面荧光物镜与偏光镜所呈现出的成像效果。

03.纺织行业领域：鉴别纤维材质

在纺织行业，准确鉴别纤维种类对于保证产品质量、控制生产成本以及开发新产品至关重要。偏光显微镜为纤维的微观结构观察提供了有效的手段。

当需要鉴别一批未知来源的纺织纤维时，技术人员将纤维制成薄片样本，在偏光显微镜下进行观察。天然纤维如棉纤维，在偏光显微镜下呈现出的形态和光学特征，其细胞壁的结构和纹理清晰可见；而化学纤维如聚酯纤维，具有规则的圆形或异形截面，在偏振光下的光学表现与天然纤维截然不同。通过仔细观察纤维的形态、双折射现象以及其他光学特性，技术人员能够准确判断纤维的种类，从而为后续的纺织工艺选择和产品质量控制提供可靠的依据。

左：尼龙纤维单偏光成像   右：正交偏振光成像下的尼龙纤维呈现出高阶双折射颜色

04.偏光显微镜搭配其他附件应用

01.搭配冷热台

在微观上观察记录其溶化、升华、结晶过程中的状态和各种变化。

图5:徕卡DM4 P偏光显微镜搭配INSTEC冷热台      

图6：包裹体

02.阴极发光

固体样品的表面在阴极射线轰击下，由电能转化成光辐射后，产生的一种发光现象，由于能量的电子束是从阴极发射出来的，故称阴极发光。

通过对阴极发光的强度、颜色、分布和波长等参数进行测量和分析，可以获得样品的各种信息，如成分、晶体结构、缺陷、应力等。

图7：徕卡DM2700P偏光显微镜搭配阴极发光

图8:方解石、白云石、石英、长石、硅灰石等矿物的发光性

03.显微分光光度计

显微分光光度计系统，结合显微学和光谱学的优势，用于微小样品或样品的微小区域的光谱和色度分析。主要用于镜质体反射率的测定，通过镜质组分反射率的测定，研究岩矿有机质的成熟度。

图9：显微镜分光光度计检测烟煤显微组分

领拓仪器于2012年开始代理徕卡品牌，拥有十多年的经验积累和强大的技术支持团队。领拓仪器是徕卡显微镜的华南、西南授权代理商。