DVM6M用于地質(zhì)科學(xué)

見微知著，洞見未來

 

地球科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域

 

如何運(yùn)用一臺(tái)數(shù)碼顯微鏡分析經(jīng)過或未經(jīng)過制備的地質(zhì)樣品

 

Leica DVM6 M 案例研究

 

作者：

 

Michael Doppler

瑞士徠卡顯微系統(tǒng)·應(yīng)用顯微鏡·EEMEA·銷售經(jīng)理

介紹

 

一百年前，偏振光顯微鏡就已經(jīng)應(yīng)用于傳統(tǒng)的地球科學(xué)研究之中了。從那時(shí)起，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這類顯微鏡在用戶友好性、人體工程學(xué)以及光學(xué)性能方面逐漸改善。時(shí)至今日，仍有一方面在原地踏步：傳統(tǒng)的偏振光（復(fù)式）顯微鏡僅適用于經(jīng)過制備的樣品，因?yàn)檫@類顯微鏡提供的工作距離不足以滿足整個(gè)樣品的檢測。

 

 

這就意味著必須切割和拋光較厚、較大的地質(zhì)樣品，以適應(yīng)復(fù)式顯微鏡的有限工作距離。這些樣品制備對(duì)精確度的要求極高，而在拋光片的厚度、平整度和拋光效果方面，對(duì)精確度的要求則更甚。運(yùn)用帶透射、偏振光 [1,2] 的復(fù)式顯微鏡進(jìn)行檢測時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)厚度應(yīng)為 30 微米。

 

 

換言之，科學(xué)家檢測未經(jīng)制備的樣品時(shí)，需要切換成工作距離較大的體視顯微鏡。

 

 

 

一臺(tái)適用于經(jīng)過或未經(jīng)過制備樣品檢測的顯微鏡

 

 

本文闡述了地質(zhì)科學(xué)家如何運(yùn)用一臺(tái)偏振光顯微鏡對(duì)經(jīng)過或未經(jīng)過制備的樣品進(jìn)行分析的：這就是Leica DVM6 M 數(shù)碼顯微鏡。選用適當(dāng)?shù)呐浼�，該顯微鏡即可化身為半定量型偏振顯微鏡。

 

 

 

地質(zhì)樣品的多樣性需要一系列合格的顯微鏡解決方案：

 

 

薄切片     拋光片

 

 

微體化石        礦物顆粒

 

 

巖樣                 巖心           顯微載片         化石

適用于復(fù)式顯微鏡的樣品范圍

 

 

 

 

適用于體視顯微鏡的樣品范圍

 

適用于Leica DVM6 M 數(shù)碼顯微鏡檢測的樣品范圍

適用于所有地質(zhì)檢測項(xiàng)目

 

 

運(yùn)用適配器將Leica DVM 6 M 安裝在手動(dòng)或電動(dòng)調(diào)焦柱上，即可獲得額外工作距離，確保地質(zhì)學(xué)家能夠?qū)�拋光或未拋光的樣品進(jìn)行檢測觀察。具備高數(shù)值孔徑的透射光座，提供了適用于多樣化偏振光應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)碼解決方案。

 

 

為透射光座配備一個(gè)偏振載物臺(tái)，上面帶一個(gè)旋入/旋出偏光鏡。按照上述方法設(shè)置Leica DVM6 M，確保顯微鏡適用于任何地質(zhì)科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，并保證用戶能夠分別觀察平行和交叉偏振光下的透明樣品。樣品是否配有蓋玻片或樣品是否系未切削的透明礦物質(zhì)（例如，鉆石或指示礦物），這些并不重要。

 

 

 

 

Leica DVM6 M 能夠提高地質(zhì)科學(xué)家的工作效率，歸因于以下優(yōu)勢：

 

 

• 運(yùn)用一臺(tái)儀器即可對(duì)經(jīng)過或未經(jīng)過制備的樣品進(jìn)行靈活處理；
• 全面集成環(huán)形光，外加同軸和其他照明類型，確保研究和分析樣品的選項(xiàng)超過復(fù)式顯微鏡；
• 高效、快速實(shí)現(xiàn)整個(gè)范圍內(nèi)的放大倍率切換；
• 軟件界面直觀，適用于顯微鏡操作和分析；
• 擁有對(duì)重要參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)追蹤和存儲(chǔ)（編碼）的功能。

 

 

有關(guān)Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡的更多詳情，請(qǐng)參見Leica DVM6 產(chǎn)品頁面 [3]。

 

分析經(jīng)過制備的樣品

 

 

下面選取玄武巖薄片為例。采用不同方向的偏振光照明，可以展示玄武巖的結(jié)構(gòu)和組成。

 

 

圖 1：運(yùn)用平行偏振光獲取的玄武巖薄片圖像。                                圖 2：運(yùn)用交叉偏振光獲取的相同樣品圖像。

 

 

如果單幅圖像顯示樣品的感興趣區(qū)域比顯微鏡的視場大，則研究人員可以運(yùn)用顯微鏡軟件中的 Live Image Builder（實(shí)時(shí)圖像生成器）功能。在載物臺(tái)掃描階段，該項(xiàng)功能可以通過照相機(jī)記錄的合成圖像來創(chuàng)建單幅圖像，保證用戶能夠更大范圍地查看樣品。

 

 

圖 3：上圖系玄武巖薄片的概覽大圖。

 

針對(duì)反光，可以采用內(nèi)置同軸照明方式觀察拋光樣品，無需附加部件。在反射光模式下，調(diào)節(jié)內(nèi)置 ¼ λ片（波板），即可完成偏振光交叉。

 

 

 

圖 4：運(yùn)用平行偏振反射光觀察礦石礦物。                                  圖 5：運(yùn)用交叉偏振反射光觀察同一樣品。

 

 

Leica DVM6 M 同軸照明模式配備傾斜照明滑塊，提供晶界、硬度差和劃痕的三維圖像。只需簡單地四處移動(dòng)照明滑塊，即可從該角度觀察樣品。無需其他操作。

 

 

右圖顯示僅配備集成環(huán)形光的Leica DVM6 M 才適用于該領(lǐng)域。雖然傳統(tǒng)偏振光顯微鏡不帶暗場，但配備環(huán)形光的Leica DVM6 M 卻為拋光樣品提供了額外的暗場角度。

 

 圖 6：運(yùn)用平行偏振傾斜反射光照明獲取的同一樣品細(xì)節(jié)圖像，用于查看硬度差和劃痕。

 

圖 7：運(yùn)用環(huán)形光照明獲取的同一樣品細(xì)節(jié)圖像。

 

 

分析未經(jīng)過制備的樣品

 

 

除這些觀察地球科學(xué)樣品的“經(jīng)典”方法之外，用戶還可以運(yùn)用Leica DVM6 M 觀察未經(jīng)過制備樣品的三維圖像，例如，顯微載片、巖心部分、散礦物質(zhì)、微體化石等。由于體視顯微鏡的內(nèi)置部分環(huán)形光設(shè)置或鵝頸管聚光燈，因此，可以運(yùn)用與體視顯微鏡相似的方式，觀察未經(jīng)過制備的樣品。

 

對(duì)于厚度超過顯微鏡景深的樣品，可以采用多聚焦功能輕松對(duì)其進(jìn)行觀察。隨后，可以重建樣品的三維形貌圖。另外，如果僅需二維圖像，則可以啟用 Live Image Builder 功能。

 

顯微載片樣品通常需要擴(kuò)展景深，令所有細(xì)節(jié)更加明晰。Leica DVM6 M 軟件具備 Live Image Builder Z（配備手動(dòng)調(diào)焦柱）和蒙太奇選項(xiàng)（自定義、EDOF、啟動(dòng)），為其獲取多焦點(diǎn)圖像提供了一種非常簡單的方式 [3]。

 

 

圖 8：運(yùn)用環(huán)形光照明獲取的顯微載片樣品細(xì)節(jié)圖像。                   圖 9：運(yùn)用環(huán)形光照明獲取的顯微載片樣品多焦點(diǎn)圖像。

 

 

圖 10：運(yùn)用透射偏振光照明獲取的尚未打磨鉆石的多焦點(diǎn)圖像。

 

松面樣品、巖石樣品和巖心通常比顯微鏡提供的視場要大，而配備 Live Image Builder XY，則可以克服該限制，并將多幅圖像合成視場較大的單幅圖像。

 

 

leica DVM6 M 三個(gè)可用物鏡擁有廣泛的放大倍率（1x ~ 2,350x）和分辨率，保證用戶能夠快速實(shí)現(xiàn)較大樣品從宏觀到微觀圖像之間的切換。

 

 

由于所有圖像都是自動(dòng)校準(zhǔn)的，這些圖像都可以用于測量。在三維形貌重建中，可以測量表面特性和體積。

 

 

圖 11：通過長度和表面測量，獲取黃金和重礦物的多焦點(diǎn)圖像。

 

 

 

結(jié)論

 

 

本文展示了在地質(zhì)科學(xué)研究領(lǐng)域，使用一臺(tái)顯微鏡分析經(jīng)過或未經(jīng)過制備樣品的可能性。leica DVM6 M 數(shù)碼顯微鏡將宏觀與微觀合二為一，保證用戶既可分析二維也可分析三維樣品。由于視場和景深可以同時(shí)增加，因而可以輕松操作不同高度的樣品。Leica DVM6 M 通用照明方式為研究和分析樣品，提供了比復(fù)式顯微鏡更多的選項(xiàng)。

 

 

 

 

 

 

補(bǔ)充閱讀材料

 

 

1. Interference, Glossary, Rock Library, Imperial College London

3.

C. Gladstone, P. Browning, The Polarising Microscope, Minerals under the Microscope, Earth Sciences, University of Bristol

 

1. Leica DVM6 產(chǎn)品頁面，技術(shù)規(guī)范，徠卡顯微系統(tǒng)網(wǎng)頁

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