Osservazione in polarizzazione per l'imaging ad alta risoluzione dei minerali
L'osservazione ingrandita dei minerali contenuti nella pietra e nelle rocce è richiesta in un'ampia gamma di campi, tra cui la costruzione di impianti nell'industria petrolifera, la ricerca sui materiali nell'industria edile e la ricerca e sviluppo nelle università. In molti casi è difficile identificare le sostanze contenute nei minerali con una lente o a occhio nudo, quindi si ricorre ai microscopi petrografici.
Questa sezione presenta le nozioni di base dei microscopi petrografici, spiega i tipici oggetti per l'osservazione dei minerali e introduce esempi di osservazione in polarizzazione di minerali utilizzando il nostro microscopio digitale 4K.
- Metodi di osservazione dei diversi minerali per varie finalità
- Che cos'è un microscopio petrografico?
- Cosa sono i prismi di Nicol (paralleli e incrociati)?
- Elementi di osservazione in polarizzazione dei minerali
- Esempio di applicazione del microscopio digitale 4K nell'osservazione in polarizzazione dei minerali
- Un microscopio digitale 4K che consente l'osservazione e l'analisi di vari oggetti, tra cui i minerali
Metodi di osservazione dei diversi minerali per varie finalità
Le lenti o i microscopi stereoscopici vengono utilizzati per osservare aggregati minerali e cristalli microscopici a bassi ingrandimenti (10x - 100x). D'altra parte, quando si osservano i tipi di minerali e le strutture all'interno di pietre e rocce, è necessario un ingrandimento di 50x o superiore; il campione viene preparato su un vetrino e osservato al microscopio petrografico.
Che cos'è un microscopio petrografico?
Il microscopio petrografico è un tipo di microscopio ottico che sfrutta la polarizzazione, che trasmette la luce vibrando in una direzione fissa, per consentire l'osservazione utilizzando diverse direzioni di vibrazione della luce a seconda del materiale. Un microscopio petrografico utilizza un obiettivo con prismi di Nicol installati (piastre polarizzanti o filtri di polarizzazione; spiegato più avanti) e un'illuminazione.
I microscopi petrografici generici utilizzano una piastra polarizzante chiamata prisma di Nicol (polarizzatore) per trasformare la luce irradiata in polarizzazione. Lo stato della polarizzazione che passa attraversato il campione viene poi rilevato con il prisma di Nicol (analizzatore), un'altra piastra polarizzante posta tra l'obiettivo e l'oculare. Questo stato viene convertito in contrasto tra luce e oscurità o tra diversi colori sul campione, mostrando così le caratteristiche ottiche dell’oggetto.
Questo principio può essere utilizzato per identificare i minerali microscopici contenuti nelle rocce e per acquisire e osservare selettivamente le strutture rocciose in base alle proprietà ottiche del minerale in condizioni di polarizzazione. Quando si osservano minerali e rocce, l'obiettivo viene tagliato a uno spessore di circa 0,03 mm e viene preparato come campione su un vetrino che viene posizionato sul piatto, assicurando che la luce passi attraverso il campione.
Dal momento che i microscopi petrografici possono ingrandire target microscopici per osservarne le proprietà ottiche, questi dispositivi vengono utilizzati non solo con i minerali, ma anche nella ricerca di vari oggetti come il vetro, le materie plastiche (pellicole, ecc.), i polimeri, le fibre, i materiali polimerici e i medicinali realizzati con materiali polimerici.
Cosa sono i prismi di Nicol (paralleli e incrociati)?
La luce normale vibra in varie direzioni. Questa luce può essere fatta vibrare in un'unica direzione (polarizzata) facendola passare attraverso un filtro di polarizzazione (piastra polarizzante) chiamato prisma di Nicol. Cambiando la direzione di polarizzazione della luce, ruotando il lato del campione rispetto al prisma di Nicol, si modifica la direzione di vibrazione della luce catturata, consentendo il rilevamento selettivo di un oggetto specifico e delle sue caratteristiche.
Di seguito vengono illustrati i due tipi di metodi tipici di osservazione della polarizzazione con i prismi di Nicol.
- A
- Luce
- B
- Prismi di Nicol
- C
- Direzioni di vibrazione
Prismi di Nicol paralleli
Si riferisce all'osservazione di un campione preparato su un vetrino con i prismi di Nicol disposti nella stessa direzione, una disposizione nota anche come Nicol aperto. Come mostrato nella figura a sinistra, l'unica luce che passa è quella che vibra nella stessa direzione dei prismi di Nicol.
Prismi di Nicol incrociati
Noto anche come Nicol ortogonale. Si riferisce all'osservazione di un campione preparato su un vetrino e posto tra due prismi di Nicol disposti in modo che le direzioni in cui polarizzano la luce siano ortogonali. Come mostrato nella figura a destra, la luce che vibra in direzioni ad angolo retto e parallele ai due prismi di Nicol non passa. Sebbene la sovrapposizione di questi due prismi di Nicol produca un'immagine nera, la luce può passare attraverso i prismi di Nicol incrociati ed essere osservata a seconda della direzione di vibrazione della luce proveniente dal campione posto tra i prismi.
Elementi di osservazione in polarizzazione dei minerali
Questa sezione illustra i tipici elementi di osservazione per mostrare come i microscopi petrografici vengono utilizzati per osservare i minerali.
Forme minerali
Quando il minerale o le rocce vengono osservati a occhio nudo, è possibile determinarne solo la forma generale, ad esempio a colonna o a tavola. D'altra parte, se si taglia una fetta sottile di minerale, si prepara questo campione su un vetrino e si utilizza un microscopio petrografico per osservarlo con prismi di Nicol paralleli, è possibile ingrandire la forma del minerale nella sezione trasversale e osservarlo selettivamente.
Clivaggio
Le fessure lineari multiple (strisce) che sono parallele o che si incrociano ad angoli fissi prendono il nome di clivaggio e possono essere osservate in polarizzazione con prismi di Nicol paralleli.
Indice di rifrazione
Questo indice, che indica il grado di rifrazione della luce, può essere esaminato quando la luce attraversa un minerale. Nell'osservazione al microscopio petrografico, l'indice di rifrazione può essere esaminato verificando se i prismi di Nicol paralleli fanno apparire le fessure (strisce) e il contorno del minerale come chiari segni neri.
Pleocroismo
Quando un minerale di cui è possibile controllare il colore cambia colore se il campione viene ruotato in polarizzazione con prismi di Nicol paralleli, il fenomeno viene definito pleocroismo. Con i cambiamenti di colore attribuibili al pleocroismo, lo stesso colore può essere visto due volte ad ogni rotazione del campione di 360°. Ad esempio, durante l'osservazione in polarizzazione dell'orneblenda, ruotando il campione di 90° appaiono alternativamente il marrone chiaro e il verde-marrone scuro, indicando il pleocroismo.
Strutture zonali
Le strutture zonali sono strutture in cui la composizione di un singolo cristallo differisce all'esterno (che cresce per ultimo) e all'interno (che cresce per primo) a causa della sua crescita. Queste strutture sono comunemente visibili in minerali come il plagioclasio e il pirosseno contenuti nelle rocce ignee. I prismi di Nicol incrociati vengono utilizzati per l'osservazione in polarizzazione delle strutture zonali.
Colore dell'interferenza
Ogni volta che il campione viene ruotato di 360° durante l'osservazione in polarizzazione con prismi di Nicol incrociati, l'immagine passa da chiara a scura quattro volte. La posizione in cui l'immagine appare più luminosa è detta posizione diagonale. Il colore del minerale che è possibile osservare nella posizione diagonale è il colore di interferenza.
Angolo di estinzione
Ogni volta che il campione viene ruotato durante l'osservazione in polarizzazione con prismi di Nicol incrociati, più cristalli minerali appaiono chiari o scuri. Per i minerali che appaiono scuri quattro volte durante una rotazione di 360°, la posizione più scura è quella di estinzione. L'angolo tra questa posizione e la direzione verticale del campo visivo è l'angolo di estinzione.
Estensione positiva e negativa
Con un filtro lambda (lastra sensibile per il test del colore/piastra a onde piene) inserito tra prismi di Nicol incrociati, la rotazione del campione fa apparire le fessure (strisce) e i bordi sottili del cristallo in giallo e blu. Se la direzione Z' del filtro lambda e la direzione di estensione del minerale corrispondono approssimativamente quando la rotazione viene arrestata con il bersaglio in una posizione che lo fa apparire blu, l'estensione è positiva. Se invece la direzione di estensione coincide con la direzione X', l'estensione è negativa.
Geminazione cristallina
La geminazione cristallina si riferisce a cambiamenti sistematici nella direzione di disposizione degli atomi sul piano reticolare in un cristallo minerale. Con i prismi di Nicol incrociati, le parti non estinte possono essere viste come strisce chiare e scure diritte nel cristallo di un minerale che ha subito una geminazione cristallina. Ruotando il campione si invertono le parti chiare e scure.
Tessitura di essoluzione
La tessitura di essoluzione si riferisce a una struttura in cui un minerale solido rimane in questa forma ma si separa (subisce un’essoluzione) in due o più tipi di minerali in presenza di una leggera diminuzione della temperatura. L'osservazione in polarizzazione di queste tessiture è possibile con i prismi di Nicol incrociati.
esempio di applicazione del microscopio digitale 4K nell'osservazione in polarizzazione dei minerali
Nell'osservazione in polarizzazione dei minerali, è necessario percepire chiaramente i cambiamenti nel metodo di osservazione dovuti all'angolo. Tuttavia, l'osservazione dei minerali presenta i seguenti problemi: è molto difficile determinare le condizioni per l'illuminazione trasmessa; sono necessarie competenza, esperienza e molto tempo; le valutazioni, inoltre, variano da un osservatore all'altro.
Il microscopio digitale 4K ad altissima precisione della Serie VHX di KEYENCE sfrutta un sistema ottico ad alte prestazioni, un sensore immagini CMOS 4K e un sistema di osservazione proprietario che consente di accedere a diverse funzioni con semplici operazioni.
Inoltre, in corrispondenza dell'osservazione con prismi di Nicol paralleli o incrociati, è possibile acquisire immagini 4K ad alta risoluzione con semplici operazioni anche durante l'osservazione dei minerali in polarizzazione, consentendo così un'efficiente e rapida identificazione dei minerali e l'osservazione della struttura.
Questa sezione introduce un esempio di osservazione in polarizzazione di minerali utilizzando la Serie VHX.
Osservazione in polarizzazione dei minerali
Il sistema di osservazione proprietario del microscopio digitale 4K della Serie VHX offre un movimento del piatto completamente motorizzato, compresa la messa a fuoco e la rotazione, consentendo un'osservazione in polarizzazione accurata ed efficiente.
Oltre a questo sistema, che offre un'elevata funzionalità con operazioni semplici, è disponibile una linea di lenti per soddisfare le esigenze degli osservatori, supportando l'osservazione con prismi di Nicol paralleli o incrociati.
È possibile utilizzare uno zoom a doppio obiettivo (VH-ZST) per ottenere un'ampia gamma di ingrandimenti (da 20x a 2000x) senza cambiare l'obiettivo. L'ampia varietà di opzioni di illuminazione fornite dall'illuminazione mista controllata da lenti e da vari adattatori ottici consente di creare un ambiente ottimale per l'identificazione dei minerali e l'osservazione delle strutture. Questo sistema ottico e di illuminazione ad alte prestazioni può essere utilizzato per acquisire immagini con un sensore immagini CMOS 4K, consentendo l'osservazione dei minerali con immagini 4K la cui precisione è di gran lunga superiore a quanto possibile finora.
Un microscopio digitale 4K che consente l'osservazione e l'analisi di vari oggetti, tra cui i minerali
Il microscopio digitale 4K Serie VHX offre prestazioni e funzionalità elevate non solo come microscopio petrografico in grado di fornire immagini di qualità 4K ad alta precisione, ma anche come microscopio stereoscopico, microscopio metallurgico e microscopio di misura, coprendo così un'ampia gamma di modalità di osservazione tra cui campo chiaro, campo scuro, polarizzazione e contrasto differenziale di interferenza. È possibile controllare automaticamente l'osservazione e l'analisi di un'ampia gamma di target: un grande aiuto al lavoro di ricerca.
Sebbene l'osservazione avanzata con immagini 4K non fosse possibile con i metodi tradizionali, la Serie VHX è dotata di molte funzioni che la rendono una realtà. La funzione Illuminazione multiangolare ottimizza la determinazione delle condizioni di illuminazione con la semplice pressione di un pulsante, mentre la funzione di composizione della profondità consente di acquisire immagini completamente a fuoco dell'intero campo visivo, anche quando questo campo comprende un bersaglio tridimensionale ad alto ingrandimento.
Questo prodotto consente inoltre di effettuare analisi avanzate, come misure 2D e 3D di livello sub-micrometrico estremamente precise, acquisizione e misurazione del profilo di immagini 3D e conteggio e misurazione automatica dell’area con operazioni intuitive.
Inoltre, Excel può essere installato direttamente sulla Serie VHX per creare automaticamente i report utilizzando i modelli. Questo dispositivo è tutto ciò che serve per svolgere in modo efficiente e senza interruzioni tutto il lavoro di osservazione e analisi.
Per ulteriori informazioni o richieste di informazioni sulla Serie VHX, fare clic sui pulsanti sottostanti.
