第八章 显微分析
第三篇 显微分析 第八章 光学显微分析(2014)
自然光和偏振光
光波是横波，E、H、v三者都是垂直的。可引起人的视 觉的只有 E 矢量，故称E 矢量为光矢量。
自然光
光矢量在各个方向上的强度都相同。
偏振光
偏振光：光波的光矢量在一个固定的平面内只沿着一个方
向振动。
向 方 播 传
向 方 播 传
振
动
面
振
动
面
线偏振光的获得
1、用偏振பைடு நூலகம்获得线偏振光
偏振片
I
r0 200nm
数值孔径
N·A = nsin 越短，NA越大，分辨率越高。
放大率
在显微镜下所看到的物像和实际物体之间的大小比例。 显微镜的放大主要由物镜、镜筒长度、目镜所决定。
显微镜的总放大倍率= 目镜的放大倍率×物镜的放大倍率
像差
根据像差产生的原因和条件，主要分为：
球差
场曲
1、了解光学显微镜的分辨极限； 2、掌握偏光显微镜的基本原理。
生消光现象。 圆偏振光 当起偏镜位置固定，而转动检偏镜时，每转动 360o，通过的强度都相等。
显微镜的偏光装置
1、目镜， 2、镜筒， 3、勃氏镜， 4、粗动手轮， 5、微调手轮， 6、镜臂， 7、镜座， 8、上偏光镜， 9、试板孔， 10、物镜， 11、载物台， 12、聚光镜， 13、锁光圈， 14、下偏光镜， 15、反光镜
惠更斯目镜、冉斯登目镜、 补偿目镜、平场目镜、平场补偿 目镜、广角目镜、摄影负目镜等。
聚光镜
和可变光栏两个部件组成。
光学放大系统
聚光器又叫集光器。安装在镜台下面，它由聚光镜 聚光器的作用：会聚光线，用于照亮标本，其结构
如图所示。
聚光镜光栏作用： （1）改变聚光镜的数值 孔径以便与物镜的数值孔径 相匹配，可调整图象的分辨 率和反差。 （2）辅助调整亮度。
电子显微分析-8 全文免费在线看-max文档投稿赚钱网
距断口表面距离（Å ） 0 5 12 25 46
175
P (%) 4.72 2.03 0.68 0.27 0.02 0.02
P (原子数/厘米2) 200 1012 82 1012 27 1012 11 1012 0.86 1012 0.86 1012
化学态信息
俄歇电子能量的完整计算需要考虑周 围原子电子能级的变化，因为这些原子 在其内层轨道存在空位时，也要发生弛 豫。这种二次效应产生俄歇谱精细结构 和谱线位移，可用来测试化学态。
俄歇显微镜的基本构造，包括一个电子源、聚 光镜和聚焦透镜、束扫描光栅极靴、探测器及 电子分析器。显微镜产还有一些其它常用部件， 如用于清洗样品和用于溅射做深度分析的离子 枪，x射线或背散射电子检测器等补充分析设 备。这些分立部件安装在超高真空室的接口上，
使真空度保持在10-8~10-10 mbar。
常用的显示方式。
定量计算
定量计算精度较低，基本上是半定量水平。常规情况下， 相对精度仅为30%，最高达5%。
俄歇谱上的峰—峰幅值S1S2的大小，是有效激发体积内元 素浓度的标志。
1、要把元素A的峰—峰幅值IA换算成原子百分浓度CA， 有公式：CA=IA/IAgSADX IAg——纯银标样的峰—峰幅值 SA——元素A的相对俄歇灵敏度因数，受电离截面
（1~10Å）逸出才能维持其特征能量。 6、分析区域大小等于入射电子束斑直径，可达
100 Å 。
所以，因此俄歇电子信号适用于样品表面层的成 分分析，特别是轻元素。
一个原子中至少要三个电子才能产生俄歇效应， 所以Be是产生俄歇效应的最轻元素。
仪器结构和工作原理
俄歇电子能谱仪（AES） 在点分析模式下进 行测试，通过离子刻蚀装置与能谱仪相结合获 得元素浓度随刻蚀深度的变化。
第八章 显微分析
M 2 D / f2
LD M f1 f 2
显微镜放大倍数与镜筒长度成正比，与物、目镜的焦 距成反比。
6
二、偏光显微镜 在高分子研究中最常用的是偏振光显微镜、干涉显微 镜、相差显微镜和金相显微镜。 偏光显微镜（Polarization microscope，PLM）是 依据波动光学原理观察和精密测定标本细节、或透明物体 改变光束的物理参数，以此判断物质结构的一种显微镜， 其在晶体学领域中用途极广，可鉴定晶体的光轴、角度、 厚度、表面胁变等物理量，分辨率可达0.4μm。它与普通 生物显微镜的差别，主要在于装有起偏镜和检偏镜。
4
第二节 光学显微镜
一、光学显微镜的基本原理 （一）光学显微镜的成像原理 光学显微镜的基本放大原理如图 8-1所示。其放大作用主要是由焦距 很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。 为减少像差，显微镜的物镜和目镜均 为透镜组构成的复杂光学系统，尤其 物镜更为复杂。
图8-1 显微镜的基本放大原理图
5
（二）显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数M等于物镜的线放大倍数M1与目 镜的角放大倍数M2的乘积 M M1 M 2 （8-1） 根据几何光学，物镜与目镜的放大倍数分别为 M 1 L / f1 （8-2） （8-3） 式中，L为显微镜光学镜筒长度，即物镜后焦点到 所成实象的距离，通常使用机械镜筒长度，为物镜与目 镜支承面间距离；f1为物镜焦距，负号表示象倒立；D 为人眼明视距离；f2为目镜焦距。
12
球晶的旋转观察如图8-4所示，是尼龙1010负放射球 晶旋转观察半周的照片，另半周与之相同，从而可以推论 出一般球晶的三个基本属性：亮反差起源于球晶的双折射 并说明其为一结晶实体；黑色Maltese十字叠加在亮反差 上，其消光臂与起、检偏消光方向平行，当样品在自己的 平面内旋转黑十字保持不动，意味着在所应用的分辨率内， 所有的径向结构单元在结晶学上是等效的。因此球晶是具 有等效径向单元的多晶体。
第八章 X射线显微分析
能量色散谱仪 如果把 X 射线看成由一些不连续的光子组成， 光子的能量为 E＝ ｈν，ｈ为普朗克常数，ν为光子振动频率。不同元素发出的特征 X 射线具有不同频率， 即具有不同能量，当不同能量的X射线光 子进入锂漂移硅[Si(Li)]探测器后，在Si(Li)晶体内将产生电子－空 穴对，在低温（如液氮冷却探测器）条件下，产生一个电子－空 穴对平均消耗能量ε为3.8eV。能量为E 的X 射线光子进入Si(Li)晶 体激发的电子－空穴对N＝E/ε,入射光子的能量不同，所激发出的 电子－空穴对数目也不同，例如，Mn Kα能量为5.895keV,形成的 电子－空穴对为1550 个。探测器输出的电压脉冲高度，由电子－ 空穴对的数目N 决定，由于电压脉冲信号非常小，为了降低噪音， 探测器用液氮冷却，然后用前置放大器对信号放大，放大后的信 号进入多道脉冲高度分析器， 把不同能量的 X 射线光子分开来， 并在输出设备（如显像管）上显示出脉冲数—脉冲高度曲线，纵 坐标是脉冲数，与所分析元素含量有关，横坐标为 脉冲高度，与元素种类有关，这样就可以测出X 射线光子的能量 和强度，从而得出所分析元素的种类和含量，这种谱仪称为能量 .2 能谱仪的工作原理
其工作原理是根据特征x射线的能量与波长的长短成反比，特征x 射线波长越短，其能量越大。当高能入射电子束激发样品中的元 素产生的特征X射线照射在硅或锂检测器上时，硅或锂原子电离， 即检测器每吸收一个x射线光子，就打出去一个电子，产生电子 －空穴对。电子－空穴对在外加的偏压作用下移动，并产生电荷 脉冲信号，其与入射x射线光子的能量成正比。接着，电荷脉冲 信号被前置放大器转换成电压脉冲。X射线能量越高，产生的电 荷脉冲信号越强，进而转换成的电压脉冲就越高。因此，进一步 放大、整理和分类，并用计算机分析电压脉冲值，就能对电压脉 冲的峰值进行识别和定量分析，从而鉴定和计算出被分析的样品 中的各种元素及其含量。
仪器分析课程教学大纲
《仪器分析技术》课程教学大纲2023一、教学目的和要求仪器分析技术是测量物质的化学组成、分子结构、物理性质和状态，进行科学研究与质量监控的重要手段，是研究生必须掌握的基础知识之一。
《仪器分析》是化学与化学工程、材料工程、生物和生物工程各专业的基础课程之一。
鉴于硕博士研究生在本科阶段已经具备一定的课程基础知识，并且仪器分析技术种类繁多，发展迅速，本课程《仪器分析技术》教学大纲及教学内容的编制主要遵循“通用、精炼、新进展”的原则，通过这门课程的教学，可帮助学员较好地掌握本研究所研究领域较通用的仪器分析技术，重点学习测量误差和不确定度、各类仪器分析技术的原理、仪器结构和构效关系、主要实验技术/方法的特点、影响检测的主要因素、谱图解析的一般步骤和方法、前沿技术进展和典型应用实例等内容。
从而提高学生使用本研究所大中型仪器进行科研工作的能力。
本课程采用课堂教学、实验实验和多媒体辅助教学等多种教学手段相结合的方式完成教学内容。
教学内容注重实践应用价值，通过本课程学习，学员应能够在两个方面得到能力提升：（1）正确选择分析技术和分析仪器的能力。
（2）评判数据质量，解析数据、挖掘数据信息的能力。
二、预修课程本课程是在学生已完成本科分析化学和仪器分析课程或了解相关知识，具有较好的化学专业基础知识，特别是具备较好的“定性定量分析”的概念基础上开设的。
三、适用对象化学与化学工程、材料工程、生物和生物工程相关专业博硕士研究生。
四、授课方式采用课堂理论教学和实验演示教学相结合的授课方式，并结合讨论、学生自学、课外辅导答疑以及考核。
五、课程内容课堂理论教学总计42学时，实验演示教学18.5学时，分6个技术模块共计11章展开教学，模块I包括第一章和第二章，模块II-VI包括第三章至第十一章。
其中，模块1为必选项，在模块II-VI中，不同专业研究生可根据自身专业基础和技术需求情况，从第三章至第十一章教学内容中任选数个章节学习。
总学时数不少于36学时。
材料测试与分析技术习题-第八章 扫描电子显微分析
第八章扫描电子显微分析
一、选择题
1. 在扫描电子显微镜中，下列二次电子像衬度最亮的区域是（）。
A.和电子束垂直的表面；
B. 和电子束成30º的表面；
C. 和电子束成45º的表面；
D. 和电子束成60º的表面。
3. 可以探测表面1nm层厚的样品成分信息的物理信号是（）。
A. 背散射电子；
B. 吸收电子；
C. 特征X射线；
D. 俄歇电子。
4. 扫描电子显微镜配备的成分分析附件中最常见的仪器是（）。
A. 波谱仪；
B. 能谱仪；
C. 俄歇电子谱仪；
D. 特征电子能量损失谱。
5. 波谱仪与能谱仪相比，能谱仪最大的优点是（）。
A. 快速高效；
B. 精度高；
C. 没有机械传动部件；
D. 价格便宜。
二、填空题
1.扫描电子显微镜的放大倍数是的扫描宽度与的扫描宽度的比值。
在
衬度像上颗粒、凸起的棱角是衬度，而裂纹、凹坑则是衬度。
2.分辨率最高的物理信号是为 nm，分辨率最低的物理信号是为
nm以上。
3.扫描电子显微镜可以替代进行材料观察，也可以对进行
分析观察。
三、名词解释
1.背散射电子
2.吸收电子
3.特征X射线
4.波谱仪
5.能谱仪。
光学显微分析
光学显微分析一、概述自古以来,人们就对微观世界充满了敬畏与好奇心。
光学显微分析技术则就是人类打开微观物质世界之门的第一把钥匙。
通过五百多年来的发展历程,人类利用光学显微镜步入微观世界,绚丽多彩的微观物质形貌逐渐展现在人们的面前。
15世纪中叶,斯泰卢蒂(Francesco Stelluti)利用放大镜,即所谓单式显微镜研究蜜蜂,开始将人类的视角由宏观引向微观世界的广阔领域。
此后,人们从简单的单透镜开始学会组装透镜具组,进而学会透镜具组、棱镜具组、反射镜具组的综合使用。
约在1590年,荷兰的詹森父子(Hans and Zacharias Janssen)创造出最早的复式显微镜。
17世纪中叶,物理学家胡克(R、Hooke)设计了第一台性能较好的显微镜,此后惠更斯(Christiaan Huygens)又制成了光学性能优良的惠更斯目镜,成为现代光学显微镜中多种目镜的原型,为光学显微镜的发展作出了杰出的贡献。
19世纪德国的阿贝(Ernst Abbe)阐明了光学显微镜的成像原理,并由此制造出的油浸系物镜,使光学显微镜的分辨本领达到了0、2微米的理论极限,制成了真正意义的现代光学显微镜。
目前,光学显微镜已由传统的生物显微镜演变成诸多种类的专用显微镜,按照其成像原理可分为:①几何光学显微镜:包括生物显微镜、落射光显微镜、倒置显微镜、金相显微镜、暗视野显微镜等。
②物理光学显微镜:包括相差显微镜、偏光显微镜、干涉显微镜、相差偏振光显微镜、相差干涉显微镜、相差荧光显微镜等。
③信息转换显微镜:包括荧光显微镜、显微分光光度计、图像分析显微镜、声学显微镜、照相显微镜、电视显微镜等。
随着显微光学理论与技术的不断发展,又出现了突破传统光学显微镜分辨率极限的近场光学显微镜,将光学显微分析的视角伸向纳米世界。
在材料科学领域中,大量的材料或生产材料所用的原料都就是由各种各样的晶体组成的。
不同材料的晶相组成直接影响到它们的结构与性质;而生产材料所用原料的晶相组成及其显微结构也直接影响着生产工艺过程及产品性能。
材料分析测试第八章透射电子显微分析
1
更高的分辨率
持续改进电子光源和探测系统，提高
更高的速度
2
透射电子显微镜的分辨率。
加快数据采集速度，提高透射电子显
微分析的效率。
3
更多的功能
开发新的功能，如原位观察和化学成 分图像。
使用溅射技术在样品表面形成一层非常薄的金属涂层，以提高样品的导电性。
3 离心沉淀
使用离心机将材料溶液离心，以沉淀所需的样品。
透射电子显微分析的主要应用领域
材料科学
研究材料的微观结构和成分， 帮助开发新的材料。
纳米技术
观察和研究纳米尺度的材料 和器件。
生命科学
对生物样品进行观察和分析， 了解生物组织和细胞的结构。
材料分析测试第八章透射 电子显微分析
透射电子显微分析是一种强大的材料分析方法，通过使用透射电子显微镜来 观察和分析材料的微观结构和成分。
透射电子显微分析的定义与原理
定义
透射电子显微分析是一种利用透射电子显微镜观察材料的微观结构和成分的分析方法。
原理
利用电子束的透射性质以及被材料组分散射的电子的性质，来推断材料的化学成分和结构。
透射电子显微分析与其他材料分析方法 的比较
透射电子显微分析 分辨率高 透射电子束
扫描电子显微分析 分辨率较高 扫描电子束
原子力显微镜 分辨率较低 原子力探针
透射电子显微分析的优缺点分析
1 优点
2 缺点
高分辨率、能够观察细节、可以同时进行 化学成分分析。
样品制备复杂、昂贵的设备、需要专业知 识。
透射电子显微分析未来的发展趋势
透射电子显微镜的结构和操作
结构
透射电子显微镜包括电子光源、透射电子束生成 系统、样品台、投射系统和探测系统。
显微分析
电子显微分析分析测试中心孙红娟主要内容1 电子显微镜的发展2 扫描探针显微镜（SPM）2.1 概述2.2 SPI3800N扫描探针显微镜2.3 样品测试要求3 扫描电子显微镜（SEM）3-1 电子束与固体样品作用时产生的信号3-2 扫描电子显微镜的构造和工作原理3-3 扫描电子显微镜的性能应用3-4 能谱仪4 透射电子显微镜（TEM）4.1 透射电子显微镜的结构与成像原理4.2 主要部件的结构与工作原理4.3 透射电镜的主要性能参数及测定1 电子显微镜的发展光学显微镜的发明使科学家如列文虎克、博诺莫和巴斯德能够研究细胞、细菌和人体的生理。
但到了20世纪20年代，光学显微镜己不能满足医学研究的需要了。
1928年，恩斯特•鲁斯卡用电子代替光制作了一个显微镜，能够把实物放大17倍。
到1933年，他把放大倍数提高到了1200倍。
鲁斯卡发现当电子束通过一个磁场时，就会像光通过透镜一样将一个物体的影像放大。
电子有比光更短的波长，能提供更大的放大倍数。
到了1939年，科学家能看到的己不只是细胞，而是细胞内部的结构。
到了1965年，加利福尼亚大学用一个三维电子显微镜将神经细胞放大了2万倍。
今天的电子显微镜能放大100万倍。
在20世纪70年代，海因里希·罗雷尔和格尔德·宾宁研制了一个扫描隧道电子显微镜，能显示原子的结构。
1986年鲁斯卡近80岁时，他和罗雷尔·宾宁共同接受了诺贝尔奖。
2 扫描探针显微镜（SPM）2.1 概述SPM：探针作用于试料表面，探针与试料间相互作用的物理量（隧穿电流、原子间力、摩擦力、磁力等）检测，对于微小领域的表面形状检测及物性分析等行为的总称。
主要代表SPM的有STM（扫描隧道显微镜）、AFM（原子力显微镜）等。
（1）扫描隧道显微镜（STM）1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼（G.Binning）和海·罗雷尔（H.Rohrer）研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（STM）。
(完整word版)光学显微分析
光学显微分析一、概述自古以来，人们就对微观世界充满了敬畏和好奇心。
光学显微分析技术则是人类打开微观物质世界之门的第一把钥匙。
通过五百多年来的发展历程，人类利用光学显微镜步入微观世界，绚丽多彩的微观物质形貌逐渐展现在人们的面前。
15世纪中叶，斯泰卢蒂（Francesco Stelluti）利用放大镜，即所谓单式显微镜研究蜜蜂，开始将人类的视角由宏观引向微观世界的广阔领域。
此后，人们从简单的单透镜开始学会组装透镜具组，进而学会透镜具组、棱镜具组、反射镜具组的综合使用。
约在1590年，荷兰的詹森父子（Hans and Zacharias Janssen）创造出最早的复式显微镜。
17世纪中叶，物理学家胡克（R. Hooke）设计了第一台性能较好的显微镜，此后惠更斯（Christiaan Huygens）又制成了光学性能优良的惠更斯目镜，成为现代光学显微镜中多种目镜的原型，为光学显微镜的发展作出了杰出的贡献。
19世纪德国的阿贝（Ernst Abbe）阐明了光学显微镜的成像原理，并由此制造出的油浸系物镜，使光学显微镜的分辨本领达到了0.2微米的理论极限，制成了真正意义的现代光学显微镜。
目前，光学显微镜已由传统的生物显微镜演变成诸多种类的专用显微镜，按照其成像原理可分为：①几何光学显微镜：包括生物显微镜、落射光显微镜、倒置显微镜、金相显微镜、暗视野显微镜等。
②物理光学显微镜：包括相差显微镜、偏光显微镜、干涉显微镜、相差偏振光显微镜、相差干涉显微镜、相差荧光显微镜等。
③信息转换显微镜：包括荧光显微镜、显微分光光度计、图像分析显微镜、声学显微镜、照相显微镜、电视显微镜等。
随着显微光学理论和技术的不断发展，又出现了突破传统光学显微镜分辨率极限的近场光学显微镜，将光学显微分析的视角伸向纳米世界。
在材料科学领域中，大量的材料或生产材料所用的原料都是由各种各样的晶体组成的。
不同材料的晶相组成直接影响到它们的结构和性质；而生产材料所用原料的晶相组成及其显微结构也直接影响着生产工艺过程及产品性能。
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第八章 显微分析
第一节 概述
长期以来人们利用各种技术和分析仪器努力探索材料 的微观组织和成分，以研究它所显示的组织结构特征和成 分对材料的宏观性能，如物理、化学、力学、电学、光学 等性能的影响机理和基本规律。
人眼的分辨率为0.2mm，光学显微镜的分辨率与波 长有关，可见光的波长在390~790nm之间，光学显微镜 的极限分辨率为0.2μm，最高放大倍数为1000~1500倍。
调手轮
8
当一束光线进入各向同性的均匀介质中，光速不随传 播方向而改变，因此各方向都具有相同的折射率。
对于各向异性介质来说，其光学性质是随方向而异的。 当光线通过它时，就会分解为振动平面互相垂直的两束光， 它们的传播速度除光轴方向外，一般是不相等的，于是就 产生两条折射率不同的光线，这种现象称之为双折射。
1982年，Gerd Bining和Heinrich Rohrer在IBM公 司苏黎世实验室共同研制成功了第一台扫描隧道显微镜 （STM），使人们首次能够真正实时地观察到单个原子在物 体表面的排列方式和与表面电子行为有关的物理、化学性质。
1986年，Binnig、Quate和Gerber推出了第一台原子 力显微镜（AFM）。AFM通过探针与被测样品之间微弱的 相互作用力（原子力）来获得物质表面形貌的信息，除导体 外，它能够观测非导体样品的表面结构，其应用领域更为宽 广，且分辨率也可达原子级水平。
为人眼明视距离；f2为目镜焦距。
M LD f1 f2
显微镜放大倍数与镜筒长度成正比，与物、目镜的焦 距成反比。
6
二、偏光显微镜
在高分子研究中最常用的是偏振光显微镜、干涉显微 镜、相差显微镜和金相显微镜。
偏光显微镜（Polarization microscope，PLM）是 依据波动光学原理观察和精密测定标本细节、或透明物体 改变光束的物理参数，以此判断物质结构的一种显微镜， 其在晶体学领域中用途极广，可鉴定晶体的光轴、角度、 厚度、表面胁变等物理量，分辨率可达0.4μm。它与普通 生物显微镜的差别，主要在于装有起偏镜和检偏镜。
显微镜的放大倍数M等于物镜的线放大倍数M1与目
镜的角放大倍数M2的乘积来自M M1 M2（8-1）
根据几何光学，物镜与目镜的放大倍数分别为
M1 L / f1
（8-2）
M2 D/ f2
（8-3）
式中，L为显微镜光学镜筒长度，即物镜后焦点到
所成实象的距离，通常使用机械镜筒长度，为物镜与目
镜支承面间距离；f1为物镜焦距，负号表示象倒立；D
3
电子显微镜使人们进入了“埃”的世界，人们渴望直 接看到原子的理想已经实现。
电子显微分析在生物学、医学、物理、化学和金属、 陶瓷、半导体等材料科学以及矿物、地质等各个科学技术 领域都得到了广泛的应用.
在高分子科学、高分子材料科学和高分子工业中成为 一种必备的分析研究手段和重要的原料与产品的检测工具。
它可以用于研究高分子晶体的形貌和结构、高分子多 相体系的微观相分离结构、泡沫聚合物的孔径与微孔分布、 高分子材料（包括复合材料）的表面、界面和断口、黏合 剂的黏结效果以及聚合物涂料的成膜特性等，特别是近年 来电子显微分析技术的迅速发展，与能谱分析技术以及电 子衍射技术的完善结合，发展了具有多功能的分析电镜， 成为一种显微分析的综合性设备。
科学家应用电子束作照明光源，经过艰苦努力终于在 1933年首先由德国人卢斯卡（Ernst E.Ruska）等制造 出了世界上第一台透射式电子显微镜（TEM）。1939年 开始制成商品供应。这个成就被誉为二十世纪最重大的发 明之一。Ruska则获得了1986年诺贝尔物理学奖。
2
1938年Von Ardenne对扫描电镜的理论基础和实践情 况作了详细讨论，描述了扫描电镜的构造，而Zworykin、 Hiller和Suyder则于1942年设计了第一台观察块状试样用 的扫描电镜（SEM），发表了扫描电镜有关的基本理论。 1965年开始制造出第一批商品SEM。
用偏光显微镜能观察具有双折射的各种现象。如偏光 显微镜是研究晶体形态有效的工具之一，许多重要的晶体 光学研究都是在偏光显微镜的正交场下进行的，即起偏镜 的振动面与检偏镜的振动面相互垂直，在正交偏光镜间可 以观察到球晶的形态、大小、数目及光性符号等。
9
三、光学显微镜在聚合物研究中的应用
（一）研究晶态聚合物的形态 各种光学显微镜，特别是偏光显微镜，是研究聚合物 形态有效的工具，它能直观揭示织构和在真实空间的分布 。 正是由于显微镜揭示了结构单元的特征，由此提出的 结构模型能够解释由其他方法得到的结果。 聚合物单晶的发现，使人们提出了折叠链模型，从而 产生了材料科学中的一个分支——聚合物形态学。
10
1．聚合物单晶 在正交偏光下观察聚合物单晶，具有明晰边界和棱角 相同的外形，常见聚合物中，形成正方形的有聚4-甲基1-戊烯；长方形的有聚丙烯、聚丁二烯；正六边形的有聚 甲醛、聚氧化乙烯；平行四边形的有聚乙烯醇、聚丙烯腈 、聚偏氟乙烯；菱形的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、乙 酸纤维素等。 将载物台旋转360°时聚合物单晶呈四明四暗，即产 生四次消光。 在单偏光下用尘埃法，可测得单层聚合物单晶的晶片 厚度，并可求得折射率和双折射。 在锥光下可观察到聚合物单晶的干涉图，加补色器可 观察到一轴晶的光性正负。 高聚物单晶的培养途径有：稀溶液（0.01～0.1％） 结晶、熔体结晶及单体单晶的固相聚合等。
7
图8-2 偏光显微镜结构示意图
1-目镜；2-目镜筒；3-勃氏镜手轮；4-勃氏镜左右调节手轮；5-勃氏镜
前后调节手轮；6-检偏镜；7-补偿器；8-物镜定位器；9-物镜座；10-
物镜；11-旋转工作台；12-聚光镜；13-拉索透镜；14-可变光栏；
15-起偏镜；16-滤色片；17-反射镜；18-镜架；19-微调手轮；20-粗
4
第二节 光学显微镜
一、光学显微镜的基本原理
（一）光学显微镜的成像原理 光学显微镜的基本放大原理如图 8-1所示。其放大作用主要是由焦距 很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。 为减少像差，显微镜的物镜和目镜均 为透镜组构成的复杂光学系统，尤其 物镜更为复杂。
图8-1 显微镜的基本放大原理图
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（二）显微镜的放大倍数