正交偏光显微镜ppt课件.pptx

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1、显微镜技术（一）,正交偏光显 微 镜,Polarizing Microscope,2,3,内容： 基本构造 双折射原理 偏光显微镜在高分子结构分析中 的应用 球晶的形态、成核、生长 高分子液晶的织构 共聚物、共混物和复合材料的多相结构,4,偏 光 显 微 镜 结 构 示 意 图,8. 物镜7. 载物台6. 聚光镜5. 起偏器2. 视场光阑1. 仪器底座,10. 目镜11. 勃氏镜调节手轮9. 检偏器3. 粗动调焦手轮4. 微动调焦手轮,5,正交偏光显微镜偏光显微镜 :基本构造：在普通光学显微镜上分别在试样台上下各加一块偏振片。下 偏 振 片 叫 起 偏 片 ， 上 偏 振 片叫 检 偏 片 。

2、,偏振片 只允许某一特定方向振动的光通过，而其他方向振动的光都不能通过。这个特定方向为偏振片的振动方向。通常将两块偏振片的振动方向置于互相垂直的位置，这种显微镜就称为 正交偏光显微镜 （ PM ）。,6,正交偏光显微镜工作原理 - 双折射原理：(1) 高聚物在 熔融态或无定形态 时呈光学各向同性，即各方向折射率相同。只有一束与起偏片振动方向相同的光通过试样，而这束光完全不能通过检偏片，因而此时视野全暗。(2) 当聚合物存在 晶态或有取向 时，光学性质随方向而异，当光线通过它时，就会分解成振动平面互相垂直的两束光。它们的传播速度一般是不相等的，于是就产生两条折射率不同的光线，这种现象称为 双折射

3、 。若晶 体的振 动 方向 与上下 偏振 片方 向不 一致 ，视 野明 亮， 可以观察到结构形态。,7,最终通过检偏片的合成波振幅为：Y= OF-OG = OD sin - OE cos 由于这两束光速度不等，会存在相位差 OD = OB cos = A sin t cos OE = OB sin = A sin （ t - ） sin 所以,双折射原 理：,P-P 起偏片方向A-A 检偏片方向M-M ， N-N 晶体内某一切面的两个振动方向,8,光 的强 度 与 振 幅 的 平 方 成 正 比 ， 偏 振 合 成 光的 强 度 为 :, 与夹角 a 、相位差 等有关。,正交偏光显微镜合成波振

4、幅：,9,偏光显微镜在高分子结构分析中的应用,10,正交偏光显微镜高分子结晶中最常见的是球晶（一）球晶的形态球晶由从中心往外辐射排列的晶片组成。各晶片中半径方向与切线方向的折射率差是一样的，即 是常数。因而决定光强的是 a 。当 a 0 o 、 90 o 、 180 o 和 270 o 时， sin2 a 为零，这几个角度没有光通过。当 a=45 o 的奇数倍时， sin2 a 有极大值，因而视野最亮。于是，球晶在正交偏光下呈现特有的马尔他（ Maltese ）消光十字图像。,(A),(B),典型球晶的正交偏光显微照片（ A ）聚丙烯的单个球晶（ 207x ）；（ B ）截顶的聚丙烯球晶（ 5

5、5x ）；（ C ）具削光环的截顶聚乙烯球晶（ 720 x ）,(C),11,（一）球晶的形态聚 4- 甲基 -1- 戊稀观察不到消光十字。,原子结构排列,各向同性,杂质,局部应力分布,边界模糊无梯度,12,正交偏光显微镜,（二）球晶的成核 非均相成核 球晶是边缘笔直的多边形； 均相成核 球晶边缘呈双曲线性,截顶的聚丙烯球晶（ 55x ）,成核剂的添加,13,正交偏光显微镜（三）球晶的生长球晶最初的形状是稻草束状，然后向四周呈树枝状生长。成,14,等温下，球晶等速的生长观察 - 0.5 um/min,15,正交偏光显微镜（四）高分子液晶的织构液晶的光学 织构 是指液晶薄膜在偏光显微镜下所观察到

6、的图像。织构的产生是由于样品中存在的缺陷的干涉效应和材料中 光 振 动 的 矢 量 取 向 发 生 变 化的 综 合 结 果 。利用织构的差别，能够鉴别向列型和胆甾型液晶，对于近晶型则鉴别的可靠性较低。,16,（四）高分子液晶的织构1. 向列相织构向列相具有最丰富的织构，包括纹影织构、丝状织构、大理石状织构、滴状织构以及单微区织构。单 微 区 织 构 : 如 果 液 晶 分 子 或 基 元 的 取 向 很 完 全 称 为 单 微 区 。严格的单微区在偏光显微镜下只有一种色调，无织构可言。有两种取向方式：假各向同向织构 - 完全消光，倾斜样品可以看见；均匀织构 - 取向与起偏或检偏方向一致时看不

7、见，旋转样品可以看到 。热致液晶共聚酯（聚合度为 25 ）：,17,1. 向列相织构 较薄的液晶膜 奇 异 点 消 光 带 大微区、反转壁组成 黑白微区可交替, 细丝随偏振片方向改变而改变；双折射区小；总通光量不变；低温形成 粗丝黑丝较长；位 置 固定 清亮点附近 黑 十 字,18,（四）高分子液晶的织构2. 胆甾相织构当螺距足够大时，胆 甾 相常表现为层线织构，实际上层线织构的 发 育 常 受 阻 ， 而 呈 现 为 指 纹织 构 。,层线间距等于半螺距,乙基纤维素的胆甾相织构（ a ）指纹织构， 40% 间甲酚溶液（ 460X ）；（ b ）滴状织构， 22% 二氯乙酸溶液（ 137X ）

8、,19,（四）高分子液晶的织构3. 近晶相织构高分子液晶较少出现有序性较高的近晶相，而且在众多近晶相中也仅限于近晶 A ，近晶 C 和近晶 B 。近 晶 A 和 C 都 能 产 生 焦 锥 织 构 ， 又 称 扇 形 织 构 ， 可 借 以 区 别向列相。但胆甾相也能形成焦锥织构，只能用其他手段区别。近晶 C 还能形成纹影织构，但不产生 S 为半整数的向错点，利用这一点可区别向列相。,20,表 1 近晶 A G 液晶的结构特征,21,近晶 B 相镶嵌织构,近晶 A 相扇形织构,近晶 C 相条纹织构,22,（五）共聚物、共混物和复合材料的多相结构共聚物、共混物和复合材料中，如果有一相能结晶，用偏光显微 镜 来 研 究 其 多 相 结 构 是 很 方便 的 。,例如，经打磨法制备的玻纤增 强尼 龙，在透 射式无 偏光或 正交偏光下都能观察到玻纤的结构。,