Д

Рис. 13.3.Оптична схема

Мікроскопа

ослідження матеріалів у прохідному світлі проводять на прозорих шліфах і на порошках з імерсійними рідинами. Визначають форму кристалічних розрізів, зафарбування кристалів, плеохроізм (багатоколірність), спаяність, подвійне промінезаломлення, гасіння і оптичну напругу у кристалах та ін.

Рельєф кристалів. Розглядаючи шліф під мікроскопом можна спостерігати, що одні кристали в ньому здаються випуклими, інші - плоскими, а весь шліф в цілому має нерівну поверхню. Нерівність поверхні що спостерігається зумовлена різницею у показниках заломлення світла кристалами різних мінералів. Кристали із більшим показником заломлення світла мають різко виражений рельєф (опуклість). Коли кристали в шліфу мають близькі показники заломлення світла, як, наприклад, кристали аліту і беліту в клінкері, геленіту і моноалюмінату кальцію у глиноземистому шлаку та ін., тоді відносний рельєф таких мінералів слабо виражений. Навпаки, кристали шпінелю, сульфіду кальцію, оксиди кальцію в таких продуктах мають високий рельєф.

Показник заломлення світла визначають імерсійним методом. Досліджуваний порошок послідовно поміщають в імерсійні рідини з різними показниками заломлення світла і при більших збільшеннях спостерігають лінію Бекке, яка виникає на границі розділу двох прозорих середовищ у вигляді світлої смуги. Поступово піднімаючи тубус мікроскопа, можна бачити переміщення цієї світлої смуги в сторону речовини із більшим показником заломлення світла. Послідовно міняючи рідину, фіксують випадок, коли контури зерна зливаються із рідиною та одержують ряд даних, на основі яких вираховують показник заломлення світла.

13.4.2. Дослідження матеріалів у відбитому світлі

М

Рис. 13.4. Оптична схема

Мікроскопа

етод світлого поля у відбитому світлі (рис. 13.4) використовують для спостереження непрозорих об'єктів, наприклад, шліфів металів 4. Освітлення препарату здійснюється від освітлювача 1 і напівпрозорого дзеркала 2 зверху через об'єктив 3, який виконує одночасно функції конденсора. Зображення створюється у площині 6 об'єктивом разом із тубусною лінзою 5. Структуру препарату видно внаслідок різниці у відбиваючій здатності його елементів. На світлому полі виділяються неоднорідності, які розсіюють падаюче на них світло.

При спостереженні за методом темного поля у відбитому світлі непрозорі препарати, наприклад, шліфи металів, освітлюють зверху спеціальною кільцевою системою, розміщеною навколо об'єктива (епіконденсорем). Дослідження матеріалів у відбитому світлі проводять на полірованих або прозоро-полірованих шліфах. Якщо поліровані шліфи добре виготовлені і протравлені, то у відбитому світлі можна розпізнати мінерали внаслідок їх забарвлення після травлення. При дослідженнях у відбитому світлі можна краще і з більшою об'єктивністю, ніж у прохідному світлі, вивчати кристалічну структуру матеріалів. Це зумовлено тим, що у полірованих шліфах розглядаються розрізи кристалів, які розміщені лише в одній площині, тоді як у прохідному світлі вивчається шар матеріалу завтовшки до 300 мкм, в якому кристали здебільше накладаються один на одний у зв'язку із чим виникають похибки у визначенні границь зерен. У відбитому світлі досить виразно спостерігаються площини двійникування, стають контрастнішими закінчення кристалів і дефекти їх поверхні та виявляється макроструктура зерен за фігурами травлення. При використанні навкісного освітлення і проведення дослідження у темному полі можна одержати і деякі додаткові дані про будову окремих кристалів та зерен. У відбитому світлі більш точні і кількісні визначення вмісту окремих фаз.

У полірованих шліфах можна із більшою об'єктивністю характеризувати пористість матеріалу, оскільки при їх виготовленні не спостерігається забарвлення зерен, утворення тріщин та ін., що має місце при виготовленні прозорих шліфів. У полірованих шліфах чітко спостерігаються пори розміром 0,005...0,008 мм та більших.

Основними кристалооптичними властивостями у відбитому світлі є величини показників відбивання і подвійного заломлення променів світла, які використовуються при геолого-мінералогічному опису порід.

В полірованих шліфах клінкеру вільний оксид кальцію спостерігається без травлення у вигляді округлих зерен з характерним рельєфом, а вільний оксид магнію утворює кутоваті октаедричні кристали або також округлі зерна. При травленні шліфа водою вільні СаО і MgO виявляються більш виразно. У відбитому світлі можна виявити і такі фази клінкеру, ідентифікація яких у прохідному світлі викликає певні труднощі: це лужний алюмінат кальцію, який називається "темною проміжною речовиною", що кристалізується у вигляді призм та має склад NC₈A₃ (Na₂O^.8CaO^.3Al₂O₃) і скловидну фазу клінкеру. Користуючись методом мікроскопічного аналізу у відбитому світлі, багатьом дослідникам вдалось встановити велике число структурних різновидностей аліту і беліту.

Поліровані шліфи можна протравлювати одним сильно діючим травником для виявлення однієї або двох фаз, які цікавлять, проте використовується і послідовне протравлення декількома травниками. Так, можна спочатку протравити шліф дистильованою водою для виявлення вільних СаО і МgO, потім вплинути на нього 10%-им розчином NH₄Cl для виявлення аліту і беліту і, накінець, 10%-им водним розчином КОН для виявлення скловидної фази.

Дослідження непрозорих об'єктів у відбитому світлі, наприклад, при вивченні мікро- та макроструктури різних твердих матеріалів проводять також за допомогою металографічних мікроскопів, які поділяються на: вертикальні - призначені для візуального спостереження непрозорих мікропрепаратів у звичайному і поляризованому світлі, світлому полі, з прямим і бічним освітленням та фотографуванням об'єкту; горизонтальні - призначені для досліджень у світлому полі при прямому та бічному освітленні, а також у темному полі і поляризованому світлі.

Використовуючи поліровані шліфи, виготовлені за звичайною методикою можна визначати мікротвердість кристалів або зерен шляхом вдавлювання алмазної піраміди в кристали із розміром біля 100 мкм. Для визначення мікротвердості, яка характеризується числом твердості, що являє собою відношення навантаження до площі поверхні відбитку, визначають діагональ відбитку за допомогою мікроскопа. Величина мікротвердості залежить від структури кристалу, типу і сили хімічних зв’язків між іонами, координаційних чисел, виду та кількості дефектів у гратці та ін.