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地球科学应用领域

如何运用一台数码显微镜分析经过或未经过制备的地质样品

Leica DVM6 M 案例研究

作者：

Michael Doppler

瑞士徕卡显微系统·应用显微镜·EEMEA·销售经理

介绍

一百年前，偏振光显微镜就已经应用于传统的地球科学研究之中了。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极高，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 [1,2] 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。

一台适用于经过或未经过制备样品检测的显微镜

本文阐述了地质科学家如何运用一台偏振光显微镜对经过或未经过制备的样品进行分析的：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。

地质样品的多样性需要一系列合格的显微镜解决方案：

薄切片     抛光片

微体化石        矿物颗粒

岩样                 岩心           显微载片         化石

适用于复式显微镜的样品范围

适用于体视显微镜的样品范围

适用于Leica DVM6 M 数码显微镜检测的样品范围

适用于所有地质检测项目

运用适配器将Leica DVM 6 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：

• 运用一台仪器即可对经过或未经过制备的样品进行灵活处理；
• 全面集成环形光，外加同轴和其他照明类型，确保研究和分析样品的选项超过复式显微镜；
• 高效、快速实现整个范围内的放大倍率切换；
• 软件界面直观，适用于显微镜操作和分析；
• 拥有对重要参数进行自动追踪和存储（编码）的功能。

有关Leica DVM6 数码显微镜的更多详情，请参见Leica DVM6 产品页面 [3]。

分析经过制备的样品

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。

右图显示仅配备集成环形光的Leica DVM6 M 才适用于该领域。虽然传统偏振光显微镜不带暗场，但配备环形光的Leica DVM6 M 却为抛光样品提供了额外的暗场角度。

 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。

分析未经过制备的样品

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，可以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），为其获取多焦点图像提供了一种非常简单的方式 [3]。

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。

松面样品、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

本文展示了在地质科学研究领域，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。

补充阅读材料

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

1. Leica DVM6 产品页面，技术规范，徕卡显微系统网页

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