3.1.5. Рудный микроскоп, главные детали в его устройстве и правила работы с ним

Поляризационный микроскоп позволяет изучать оптические свой­ства минералов в поляризованном свете с помощью поляризующего устройства – призмы Николя.

Поляризующую призму из исландского шпата сконструировал в 1828 году Уильям Николь, он ввёл понятие «поляризованный свет».

Поляризованный свет получают при прохождении обычного света через анизотропный кристалл (исландский шпат). Поляризованный свет распространяется только в одной плоскости (такую плоскость называют плоскостью колебаний), а перпендикулярную к ней плоскость – плоскостью поляризации. Поляризованный свет отличается от обыкновенного тем, что световые лучи (то есть электромагнитные волновые колебания) распространяются в прозрачном веществе линейно. Луч света, проходя через призму Николя, раздваивается на два луча (обыкновенный и необыкновенный). Плоскости колебаний этих лучей взаимно перпендикулярны. Поляризованный свет применяется при изучении прозрачных минералов в проходящем свете, а полупрозрачных и непрозрачных – в отраженном свете. При изучении явлений поляризации рудных минералов применяют вертикально падающий поляризованный свет.

В 1834 году Фокс Талбот описал применение призмы Николя, приложенной к микроскопу; поляризационная призма была усовершенствована и использовалась в конструкции поляризационного микроскопа. Вначале поляризующим прибором в микроскопе служил кристалл бесцветного прозрачного кальцита, распиленный по диагонали под определённым углом к его граням и склеенный канадским бальзамом с таким расчетом, чтобы обыкновенный луч, подходя к плоскости распила испытывал полное внутреннее отражение, а необыкновенный луч проходил через призму. Призма Николя в микроскопе называется поляризатором.

Для изучения поведения минералов в поляризованном свете ис­пользуют вторую аналогичную по конструкции призму, которую назы­вают в микроскопе анализатором.

Анализатор не пропускает плоскополяризованные лучи, вышедшие из поляризатора, если он правильно установлен. При установке по-

ляризатора и анализатора должны быть соблюдены особые требования,

так как поляризованный свет возникает только в том случае, если световая волна поляризована перпендикулярно плоскости её падения. В строго скрещенных николях освещенное источником света поле зрения микроскопа будет при наблюдении чёрным.

В качестве поляризатора и анализатора можно использовать поля-роидные плёнки, которые представляют собой тонкий слой нитроцел­люлозы, покрытый очень мелкими игольчатыми кристалликами сильно плеохроирующего вещества, у которых кристаллографические оси ориентированы параллельно друг другу. Световые лучи, проходя через поляроидную плёнку, испытывают двупреломление и распадаются на две группы лучей, плоскости которых взаимно перпендикулярны, при этом одна группа лучей поглощается (абсорбируется), а другая проходит через эту плёнку и будет существенно поляризованной. В призме Николя поляризация, возникающая при двупреломлении, происходит без абсорбции.

В последние годы поляроиды стали делать, используя макромоле­кулы, которые ориентируют путём растяжения или под воздействием электрического поля и окрашивают определённым красителем. Такая плёнка из макромолекул ведёт себя подобно сильно плеохроирующему кристаллу.

Поляроиды гораздо дешевле исландского шпата. По традиции, по­ляроиды, по-прежнему, принято называть «николями».

Николи из исландского шпата, т. е. прозрачного кальцита совер­шенно бесцветны, а поляроиды сообщают желтоватую окраску полю зрения и, соответственно, изображению полированной поверхности, но этот недостаток поляроидов компенсируется с помощью светофильтров.

Все конструкции рудных микроскопов состоят из механической и оптической систем. Основой микроскопа является штатив, на котором крепятся тубус и круглый предметный столик. В одних конструкциях микроскопов перемещается в вертикальном направлении тубус, а в дру­гих – столик. Это дает возможность производить грубую и точную фо-кусировку микроскопа. Объективы крепятся к тубусу при помощи щип-цевого устройства или при помощи переходников. Освещение объекта (аншлифа в микроскопе) производится сверху, со стороны объектива. В верхнюю часть тубуса помещается окуляр, который создаёт плоское увеличенное изображение, полученное объективом, и состоит из двух линз в металлической оправе. Поляризатор помещается на пути освещающих лучей (между источником света и отклоняющим световые лучи устройством, которое называется рефлектором). Между окуляром и объективом в тубус вмонтирован анализатор.

Общая интенсивность выходящего поляризованного света, улавливаемая глазом исследователя, гораздо меньше интенсивности первоначально падающего света. Потерю интенсивности света внутри поляризатора компенсируют применением сильного источника света.

Наиболее усовершенствованным рудным микроскопом является Полам Л-312, который выпущен взамен МИН-9, схема его оптической системы представлена на рис. 5.

Рудный микроскоп Полам Р-312 (рис. 5). Этот микроскоп пре­восходит по своим эксплуатационным качествам и техническим воз­можностям ранее выпускавшиеся рудные микроскопы. Микроскоп ба­зируется на стандартном штативе, имеющем современную форму и обеспечивающую удобство в работе. Для наблюдений изучаемых объектов микроскоп снабжен тринокулярной насадкой (на рис. 5 обо­значена под №6) и усовершенствованным осветителем отраженного света ОПОС-1 с источником света повышенной яркости (лампа СЦ-61, 8И, 20 Вт, деталь№7). Тринокулярная насадка представляет собой комбинацию наклонного бинокулярного тубуса для визуальных на­блюдений с вертикальным монокулярным тубусом к которому можно прикрепить фотокамеру. (Для микрофотографирования применяют желтый или желто-зелёный светофильтры и объективы-ахроматы. Для более контрастных изображений используют объективы-апохроматы и цветные стеклянные светофильтры, которые помещаются в осветителе опак-иллюминатора, но ни в коем случае не на пути лучей изо­бражения). Ниже бинокулярного тубуса, несущего окуляры, вмонти­рованы анализатор и линза Бертрана. С очень сильными объективами в скрещенных николях и с введённой линзой Бертрана можно наблюдать коноскопические фигуры, при этом, чем меньше числовая апертура, тем меньше угол светового конуса.

В осветительном устройстве апертурная диафрагма (деталь №9) и полевая диафрагмы (деталь №14) выполнены в виде регулируемых ирисовых диафрагм, которые могут центрироваться, что обеспечивает удобную настройку освещения. В плоскости апертурной диафрагмы мо­гут быть установлены специальные кольцевые диафрагмы (деталь №27), позволяющие повысить контрастность изображения объектов с близкой интенсивностью отражения. В плоскости полевой диафрагмы осветите­ля может быть установлена точечная диафрагма (деталь №36), позво­ляющая повысить точность измерений интенсивности отражения при работе с фотометрической насадкой.

Рудные микроскопы Полам Р-311 и Р-312 приспособлены для наблюдений в проходящем и в отраженном свете, что обеспечивает условия для изучения прозрачно-полированных шлифов. С этой целью они снабжены упрощенным осветителем (деталь №39) и конденсором (де-деталь №37). Микроскоп Полам Р-311 снабжен монокулярной насадкой

1 – опак - иллюминатор;

2 – сменный объектив;

3 – тубус;

4 – монокулярная насадка;

5 – промежуточный тубус с системой тубусных линз и линз Бертрана;

6 – тринокулярная насадка;

7 – лампа;

8 – коллектор;

9 – ирисная апертурная диафрагма;

10, 11 – линзы;

12 – отражательная пластинка;

13 – отражательная призма;

14 – полевая диафрагма;

15 – объект;

16, 17 – окуляры;

18 – призма-поляризатор;

19 – анализатор;

20, 21 – тубусные линзы;

22 – линзы Бертрана;

23 – кварцевая пластинка;

24 – интерференционные светофильтры;

25 – матовое стекло;

26 – светофильтр;

27 – кольцевые диафрагмы;

28 – пластина Накамуры;

29 – теплофильтр;

30 – призма монокулярной насадки, изменяющая направление оптической оси микроскопа;

31 – призма тринокулярной насадки, отклоняет пучок света от горизонтали;

32 – призменный блок;

разделяет пучок

и обеспечивает

возможность

бинокулярного

наблюдения объекта;

33 – ирисовая диафрагма

для исследований

в коноскопическом

ходе лучей;

34 – устройство для

фотографирования

(призма 31 при этом выключается);

35 – фотопленка;

36 – точечная диафрагма;

37 – конденсор;

38 – осветительное зеркало;

39 – упрощенный

осветитель;

Рис. 5. Схема оптической системы микроскопов типа ПОЛАМ

(из инструкции завода-изготовителя)

(деталь №4). К микроскопу прилагается комплект сменных окуляров и объективов, которые обеспечивают увеличения от 47^х до 950^х на микроскопе Полам Р-311 и с увеличением от 36 до 1180^х на микроскопе Полам Р-312.

Микроскоп Полам Р-312 приспособлен для измерения видимых углов вращения плоскости поляризации в отраженном свете, что обеспечивается наличием в комплекте микроскопа пластинки Накамуры (де­таль №28), которая сблокирована с полевой диафрагмой и линзой Бертрана (деталь №22), при этом имеется возможность вращать анализатор и делать отсчеты угла его поворота с точностью до 6.

Пластинка Накамуры представляет собой тонкую круглую пла­стинку, изготовленную из двух половинок правого и левого кварца (это две пластинки кварца: одна из правовращательного кристалла, другая из левовращательного). Пластинки кварца сошлифованы на клин, их части соединены в поле зрения микроскопа так, что соединяющая их линия является срединной в поле зрения микроскопа.

Для минераграфических исследований могут использоваться также металлографические микроскопы, которые представляют собой комбинацию микроскопа и фотокамеры.

Рудный микроскоп отличается от петрографического микроскопа, предназначенного для исследования прозрачных минералов, наличием опак-иллюминатора.

Опак-иллюминатор – это специально сконструированное приспособление к поляризационному микроскопу, которое прикрепляется к нижнему торцу тубуса и предназначено для получения вертикально падающего пучка света. Свет направляется от осветителя (электрической лампочки) в окно опак-иллюминатора, проходит через поляризатор и встречает на своем пути рефлектор (отклоняющее устройство). Название этого приспособления соответствует его назначению в микроскопе и происходит от латинского слова «opacus» – непрозрачный, «ил­люминатор» – окошечко.

Следует иметь в виду, что потери силы света происходят в резуль­тате поглощения непроницаемыми для света стенками корпуса трубки опак-иллюминатора, а другая его часть – теряется (рассеивается) cpaзy же после отражения от полированной поверхности аншлифа. При на­блюдениях фактически используется только часть первоначальной силы света. Ход светового пучка в микроскопе изображен на рис. 6.

Чёткость изображения, получаемого с помощью рудного микроскопа, зависит от конструкции отклоняющего устройства (рефлектора).

Рефлекторы помещаются в тубусе микроскопа и монтируются на одной оси, которая может поворачиваться на небольшой угол и перемещаться в горизонтальном направлении. В качестве рефлекторов используют:

• стеклянную пластинку;

• призматический рефлектор.

Схема хода лучей света в рудном микроскопе: 1 – аншлиф; 2 – поляризатор; 3 – отражающая призма; 4 – анализатор; 5 – объектив; 6 – окуляр

Системы опак-иллюминаторов: а – система устройства опак-иллюминатора по Нишетту; б – система устройства опак-иллюминатора по Бекке; 1 – призма; 2 – стеклянная пластинка

Угол α – это угол светового конуса, влияющий на глубину фокуса объектива,

регулируемый с помощью апертурной диафрагмы, δ – половина этого угла

Рис. 6. Ход лучей в микроскопе (по С. А. Юшко, 1984, с уточнениями автора)

В современных конструкциях рудных микроскопов оба типа отклоняющих устройств (и стеклянная пластинка, и стеклянная призма)

смонтированы в одну систему, что позволяет использовать при наблю-

дениях и метод прямого освещения (со стеклянной пластинкой, поверх­ность которой покрыта веществом с высоким показателем преломления) и метод косого освещения (со стеклянной призмой). Если установлена стеклянная пластинка, то пучок света попадает на её нижнюю поверх­ность, при этом часть лучей проходит через эту пластинку, часть по­глощается стенками тубуса микроскопа, а оставшаяся доля света отра­жается вниз через объектив и поступает к объекту (аншлифу), затем возвращается назад в объектив и вновь встречает на своём пути пла­стинку, отражается, проходит вверх в окуляр и воспринимается глазом наблюдателя. Если в оптическую систему вводится отражательная призма (это стеклянная призма, диагональная сторона которой покрыта тонким слоем серебра), то свет отражается вниз, проходит через объек­тив и поступает на объект (при этом свет падает наклонно), а затем от­ражается назад и проходит вверх, минуя призму.

При работе со стеклянной пластинкой, чёткость изображения значительно выше, чем при работе с призматическим рефлектором. Двухкратное ослабление интенсивности света на пути от источника света до окуляра является серьезным недостатком. Но тем не менее, стеклянная пластинка оставляет полностью открытой рабочее отверстие объектива и числовая апертура объектива полностью используется, поэтому стеклянная пластинка используется при работе с большими увеличениями микроскопа.

Призматический рефлектор обычно используется при изучении полированной поверхности углей и слабо отражающих минералов, а также при работе с объективами малых и средних увеличений, не чувствительных к пониженной апертуре. В этом типе рефлектора потери падающего света отсутствуют, но имеется другое техническое осложнение: призма загораживает половину рабочего отверстия объектива, и это обстоятельство ведёт к уменьшению разрешающей способности микроскопа и снижает чёткость изображения. Применение в качестве отклоняющего устройства призмы было вызвано тем, что в ранних конструкциях рудных микроскопов применявшиеся стеклянные пластинки не обеспечивали достаточно интенсивного освещения объекта. Призма по сравнению со стеклянной пластинкой является более сильным рефлектором, но его недостаток заключается в том, что в параллельном свете при нём используется только половина апертуры, а в сходящемся свете видна половина коноскопической фигуры.

Следует иметь в виду, что призма вызывает эллиптическую поляризацию части пучка лучей света, отраженных от полированной поверхности аншлифа и этот эффект усиливается при применении объективов с большим увеличением.

Чтобы проверить какой же тип отклоняющего устройства включен в данный момент, следует вынуть окуляр и заглянуть в тубус микроскопа без окуляра. Если при этом освещена только половина отверстия тубуса – значит установлена призма, а если всё отверстие освещено – пластинка. Отражаясь от рефлектора вниз, пучок света проходит через объектив (который выполняет и роль конденсора) и падает на полированную поверхность аншлифа и отражается от этой поверхности (рис. 6), попадает в окуляр и воспринимается глазом наблюдателя. Изображение объекта (аншлифа) создается лучами, отраженными от его полированной плоскости. Поэтому такие наблюдения и получили название «исследования в отраженном свете».

Об – объектив; Ок – окуляр Освещение на схеме подаётся сбоку (опак-иллюминатор выключен),

световой пучок направлен на полированную поверхность аншлифа. Отраженный от аншлифа

световой пучок, поступает в объектив, а затем в окуляр

Рис. 7. Схема формирования в микроскопе мнимого

увеличенного изображения Б^//А^// изучаемого объекта АБ

(по И.С. Волынскому, 1947, с пояснениями автора)

Осветительная система рудного микроскопа включает источник света, полевую и апертурную диафрагму, поляризатор, конденсорные и коллиматорные линзы (рис. 5).

Конденсорные и коллиматорные линзы вводятся в осветительную систему микроскопа для того, чтобы сфокусировать световые лучи, которыми освещается объект. Количество и расположение этих линз зависит от марки микроскопа.

Полевая и апертурная ирисовые диафрагмы позволяют регулиро­вать размеры светового потока.

Полевая диафрагма применяется для регулирования размеров освещенного поля зрения и ослабления возникающего паразитического света. Если закрыть полевую диафрагму, то освещённость объекта в пределах сократившегося вследствие этого поля зрения не изменится. Это свидетельствует, что сила освещения в плоскости объекта и разрешающая способность микроскопа не зависят от величины отверстия полевой диафрагмы (диафрагмы поля зрения). Но при уменьшении отверстия полевой диафрагмы изображение становится несколько контрастнее.

а – диафрагма полностью открыта; б – диафрагма частично закрыта;

Об – объектив

Рис. 8. Проекция апертурной диафрагмы (по И.С. Волынскому, 1947)

Апертурная диафрагма позволяет контролировать световой конус пучка лучей, падающих на полированную поверхность аншлифа, помещенного на предметный столик микроскопа (рис. 6, 8). Этот световой конус образован сходящимися лучами света, а угол этого конуса (α) регулируется апертурной диафрагмой. Когда апертурная диафрагма широко открыта (рис. 8, а) пучок лучей проходит через всё отверстие объектива и выходит через фронтальную линзу в виде широкого светового конуса. Этот световой конус имеет максимальный угол для данного объектива. Когда апертурная диафрагма почти закрыта (рис. 8, б), то на объектив падает узкий пучок света, выходящий из фронтальной линзы узким световым конусом; лучи света проходят почти параллельно, при этом усиливается контрастность изображения поля зрения и наблюдаемого объекта, а при скрещенных николях снижается эллиптическая поляризация.

Угловой апертурой конуса падающих лучей определяется большая или меньшая освещенность наблюдаемого объекта. Положение изображения апертурной диафрагмы можно проверить. Для этого надо удалить объектив и поместить вместо него лист белой чистой бумаги. Контур апертурной диафрагмы отчётливо проявится на этом листе.

Чёткость выявления деталей наблюдаемого объекта зависит от апертуры объектива.

Апертура – это действующее отверстие оптической системы («aperture» – отверстие). Апертура определяется размерами линз или диафрагмами. Различают числовую апертуру объектива (А), которая представляет собой оптическую характеристику линзы объектива и пропорциональна показателю преломления (n) той среды, в которой проводятся наблюдения.

Числовая апертура равна:

А = n·sin α/2,

где α – угол светового конуса.

Угловая апертура зависит от угла между крайними лучами конического светового пучка (конуса), регулируемого с помощью апертурной диафрагмы. Угол α меняется в зависимости от иммерсионной среды, при этом глубина фокуса также меняется: при погружении в иммерсию глубина фокуса увеличивается, а угол α уменьшается.

Глубиной фокуса (D) называется самое нижнее и самое верхнее положение линзы объектива, при котором объект ещё находится в фокусе оптической системы (рис. 9).

Рис. 9. Глубина фокуса (D) оптической системы

(по Галопену Р., Генри Н., 1975)

D = λ / 2A tg α,

где λ - длина световой волны.

Числовая апертура объектива и угол светового конуса, связаны между собой формулой Аббе:

А = sinδ·n,

где A – числовая апертура объектива; δ – половина угла светового конуса, который влияет на глубину фокуса (рис. 9), (максимальный угол – 90°); n – показатель преломления среды, в которой производится наблюдение (воздух с сухими объективами или иммерсионная жидкость – с иммерсионными объективами). Из формулы Аббе видно, что апертура может быть повышена путём увеличения показателя преломления среды и регулируется углом отверстия объектива, определяющим апертуру осветительной системы микроскопа. Предельное значение апертуры для сухих объективов – 1,0, для иммерсии – 1,5.

Регулировать отверстие апертурной диафрагмы необходимо особенно тщательно:

• при наблюдении с большими увеличениями;

• при работе с отклоняющим устройством в виде стеклянной пластинки;

• при работе в скрещенных николях;

• при микрофотографировании.

Расстояние между какими-либо точками объекта, разрешаемое в микроскопе (это расстояние называется разрешающей способностью микроскопа при данном объективе и обозначается буквой «d»), опреде­ляется формулой:

d = λ : (А+А'),

где λ – длина волны падающего света; А – числовая апертура объектива;

А' – повышенная апертура осветительной системы микроскопа

за счет увеличения угла светового конуса и применения иммерсии).

Следовательно, чем меньшая деталь объекта может быть различима глазом наблюдателя в микроскоп, тем значительней апертура объектива и больше разрешающая способность данной оптической системы.

Рудные микроскопы снабжены прилагаемым к ним набором специальных объективов и окуляров.

Объектив предназначен для увеличения объекта. Объектив пред­ставляет собой набор стеклянных линз, заключенных в металлическую оправу. С помощью объектива получают действительное обратное и увеличенное изображение, а в окуляре глаз наблюдателя видит мнимое еще более увеличенное изображение, уже полученное с помощью объектива (рис. 7). Внешняя линза объектива, создающая изображение, называется фронтальной, а остальные линзы объектива предназначены для устранения различных видов аберраций (искажений), возникающих в обыкновенной стеклянной линзе. Вредное влияние аберраций усили­вается с повышением увеличения объектива.

Хроматическая аберрация обусловлена дисперсией света на цветные лучи, которые по-разному преломляются, а при выходе из такой линзы сходятся не в одной точке, что создает вокруг освещаемого объекта светлые круги с радужными оболочками. Для борьбы с хроматической аберрацией используют объективы-ахроматы с малыми увеличением поскольку в них аберрации исправлены только для лучей средней части оптического спектра. Объективы-ахроматы употребляют для микрофотографирования с жёлто-зелёным светофильтром.

Сферическая аберрация заключается в том, что в разных частях линзы лучи преломляются по-разному и при выходе из линзы сходятся не в одной точке. В результате сферической аберрации в поле зрения по периферии изображения появляется световая вуаль.

Для устранения сферической и хроматической аберрации ис­пользуют объективы-полуапохроматы (флюоритовые линзы) с проме­жуточными качественными характеристиками; такие объективы исполь­зуются при больших увеличениях и при микрофотографировании.

В рудном микроскопе применяются объективы с укороченной оп­равой, потому что, чем короче фокусное расстояние, тем больше угол, под которым видно изображение, а следовательно и больше увеличение объекта.

Набор объективов, прилагаемых к рудному микроскопу, обеспечивает возможность наблюдений в широких пределах увеличений, при этом наблюдения можно проводить и в иммерсии со специальными им­мерсионными объективами.

Для работы с большими увеличениями необходимо пользоваться объективами-полуапохроматами в комплекте с компенсационными окулярами.

Иммерсионные объективы имеют чёрный ободок на оправе. В качестве иммерсионных жидкостей используются кедровое масло, очи­щенный глицерин (для воздуха n=1, для кедрового масла n=1,5114, для очищенного глицерина n=1,48). Кроме того, в качестве иммерсии можно применить спирт, бензин, йодистый метилен, монобромнафталин, но эти иммерсионные жидкости практически не используются. Иммер­сионные жидкости применяются для изучения рудных минералов с низ­ким показателем отражения в воздухе, который резко усиливается иммерсии, для наблюдений слабого эффекта двуотражения, изучения слабo анизотропных минералов в скрещенных николях; для изучения цвета внутренних рефлексов полупрозрачных минералов; для получения контрастного изображения при фотографировании полированных шлифов. С иммерсией внутренние рефлексы, эффекты двуотражения и анизотропии наблюдаются более отчетливо. С иммерсией цвет минералов в отраженном свете становится насыщеннее.

Окуляр предназначен для передачи создаваемого объективом увеличенного изображения объекта глазу наблюдателя. (Для получения увеличенного изображения аншлифа, его отполированная плоскость устанавливается строго перпендикулярно оптической оси микроскопа с помощью ручного пресса.) Лучи, отраженные от полированной плоскости аншлифа, создают в плоскости диафрагмы окуляра (диафрагма – это оптическое устройство для ограничения поступающего в окуляр светового пучка) действительное (обратное и увеличенное) изображение Б^/ А^/ некоторого участка аншлифа (рис.7). С помощью верхней (глазной) линзы окуляра это изображение проектируется на сетчатку глаза наблюдателя и воспринимается как мнимое (обратное и увеличенное) изображение Б^// А^// сформированного в микроскопе изображения, которое как бы находится от глаза наблюдателя на расстоянии ясного зрения.

Окуляр не может повысить разрешающую способность микроскопа, а только создает большее увеличение уже выявленных с помощью объектива деталей объекта. Глаз в окуляре видит только мнимое увеличенное изображение, уже полученное с помощью объектива микроскопа. Окуляры, применяемые в наблюдательных микроскопах, сделаны по системе Гюйгенса. Окуляр состоит из двух плоско-выпуклых линз, об­ращенных выпуклыми поверхностями к объективу. Нижняя линза вы­полняет роль коллектора. Фокус окуляра находится между этими лин­зами, а не впереди них, как во всех других окулярах. Между этими линзами помещается металлическая пластинка с круглым отверстием (диафрагма поля зрения). Глазная линза окуляра сфокусирована на диа­фрагму и поэтому улавливает глазом мнимое изображение, которое ока­зывается ограниченным изображением диафрагмы. Это изображение определяет величину объективного поля зрения микроскопа. Наиболее распространены окуляры с увеличением 7^х и 10^х.

Окуляры Гюйгенса применяются для объективов-ахроматов. Но поскольку окуляр работает в узких пучках света, то возникающие в них сферическая и хроматическая аберрации почти не влияют на качество изображения. Окуляры Гюйгенса снабжаются в плоскости диафрагмы двумя крестообразными натянутыми паутинными нитями. Эти нити служат ориентирами для нахождения участков в аншлифе и при измерительных операциях. Окуляры Гюйгенса в комбинации с объективами создают не плоское, а несколько сферическое изображение. Для устранения сферического изображения применяется ортоскопический окуляр. Имеются также компенсационные окуляры, которые надо использовать с объективами-апохроматами. Кроме того, имеются окуляр-микрометры, предназначенные для линейных измерений.

Для подготовки рудного микроскопа к работе (для изучения ан-шлифов) необходимо:

1. открыть полностью полевую диафрагму и примерно наполовину апертурную диафрагму (поскольку при широко открытой апертурной диафрагме изображение получается не очень чётким и как бы размытым вследствие наложения на всё поле зрения световой вуали, которая создаётся лучами, отраженными от линз объектива, а при чрезмерно закрытой апертурной диафрагме снижается разрешающая способность объектива);

2. сфокусировать объектив на объект (полированный шлиф), чтобы было ясное и чёткое изображение;

3. отцентрировать объектив центрировочными винтами для совмещения оптической оси микроскопа с центром вращения предметного столика;

4. отрегулировать освещение (если поле зрения в микроскопе освещено неравномерно); для этого необходимо отцентрировать электрическую лампочку центрировочными винтами, наблюдая с помощью точечной диафрагмы за изображением её нити в выходном зрачке объектива, предварительно удалив объектив (при полностью открытой апертурной диафрагме зрачок объектива должен быть равномерно освещен).

Источник света регулируется при помощи центрировочных винтов. Лампу в опак-иллюминаторе располагают так, чтобы пучок света от неё направлялся вдоль горизонтальной оси тубуса опак-иллюминатора. Чтобы проверить центрировку источника света надо установить слабый объектив, вывести из оптической системы анализатор, удалить окуляр и наблюдать освещенность задней линзы объектива. Если при таком наблюдении нет яркого и равномерного освещения и наблюдаются периферические блики, – значит источник света расцентрирован и должен быть отцентрирован центрировочными винтами или осторожным поворотом патрона лампы в его гнезде при отсутствии центрировочных винтов.

Ориентировка оси рефлектора проверяется следующим образом. Устанавливают слабый объектив и фокусируют микроскоп на поверхность горизонтально установленного на предметный столик аншлифа. Прикрывают полевую диафрагму и вращают рефлектор, при этом световое пятно должно двигаться через поле зрения в направлении, параллельном вертикальной нити окулярного креста. Если движение светового пятна происходит под углом к нити окулярного креста, – значит ось рефлектора не горизонтальна и требует регулировки. Регулировка осуществляется в заводских условиях.

При установке поляризатора должны быть соблюдены особые тре­бования, поскольку поляризованный свет возникает только в том случае, если световая линейно-поляризованная волна поляризована пер­пендикулярно плоскости падения.

Для правильной установки поляризатора необходимо поместить на столик микроскопа аншлиф изотропного минерала (например, галенита), затем включают освещение и наблюдают имеется или нет контраст в освещенности. В новых моделях рудных микроскопов можно воспользоваться пластинкой Накамуры.

Пластинка Накамуры, которая реагирует даже на слабое отклонение анализатора от скрещенного положения, вводится в оптическую систему микроскопа так, чтобы граница между двумя её половинами проходила через центр поля зрения, и в окуляр наблюдается равномерность освещенности двух половинок этой пластинки. Если отмечается контраст в освещенности пластинки Накамуры – значит поляризатор разориентирован и в таком случае поворачивают поляризатор (или тубус с осветителем и поляризатором в других конструкциях рудных микро­скопов) до тех пор, пока освещенность будет равномерной.

Верхний николь (или по другой терминологии, – анализатор), если он правильно установлен, не пропускает плоскополяризованные лучи, вышедшие из поляризатора.

Для проверки строгой скрещенности николей необходимо, ис­пользуя объектив с большим увеличением, наблюдать хорошо отполи­рованную поверхность галенита при удалённом окуляре и включенном анализаторе. Если николи строго скрещены, то при наблюдении без окуляра в центре белого поля зрения виден чёткий чёрный крест – это коноскопическая фигура, и при вращении столика микроскопа крест у изотропного минерала не исчезает. Значит николи строго скрещены. Но если при повороте столика чёрный крест изотропного минерала на­рушается и распадается на изогиры, то в таком случае необходимо по­ворачивать анализатор в разные стороны, пока наблюдаемый без окуля­ра в поле зрения крест не примет свою правильную форму и не будет распадаться на изогиры при повороте столика микроскопа.

Для проверки строгой скрещенности николей применяют наблюдение аншлифа с ильменитом: при строгой скрещенности николей угол между соседними угасаниями ильменита будет точно равен 90°, а цвет­ные оттенки цветов эффекта анизотропии в обе стороны от положения угасания будут одинаковыми.

С помощью апертурной диафрагмы, которая проектируется на фронтальную линзу объектива, можно увеличить и уменьшить отверст-ный угол объектива.

Апертурную диафрагму необходимо закрыть как можно больше при наблюдении эффекта анизотропии. При закрывании апертурной диафрагмы уменьшается апертурный угол, уменьшается апертура и раз­решающая способность микроскопа, но ослабляется световая вуаль и увеличивается глубина фокуса изображения. При этом следует помнить, что отчётливое изменение цвета анизотропных минералов происходит вблизи от положения строго скрещенных николей.

Для работы с микроскопом его необходимо отцентрировать с

помощью центрировочных винтов для совмещения оси вращения предметного столика с центром поля зрения.

У различных конструкций рудных микроскопов центрируется либо предметный столик, либо объектив. В микроскопах, где центрируется столик, – объективы закреплены на револьверном держателе. А если сменными являются объективы, то они центрируются относительно вращения столика с помощью прилагаемых центрировочных ключей, которые накладываются на центрировочные винты окуляров (центри­ровка производится каждый раз при смене окуляра).

Для определения линейных размеров минеральных зёрен в аншлифе производится градуировка микроскопа с помощью окуляр-микрометра и объект-микрометра. Для этого на столик микроскопа по­мещают объект-микрометр. Штрихи шкалы объект-микрометра совме­щают с линейкой окуляр-микрометра (рис. 10). Цена деления (Е) оку­лярной шкалы определяется по формуле:

Е = (Z·T) : А,

где Z – число делений объект-микрометра,

Т – цена деления объект-микрометра,

А – число делений окулярной шкалы.

Оценка деления окулярной шкалы называется градуировкой микроскопа. Цена деления окуляр-микрометра определяется для каждого объектива в отдельности (рис. 10, а и б).

Общее увеличение (V) микроскопа равно V_{микроскопа} = У_{окуляра} × V_{объектива}. Для микроскопа Полам Р-312 общее увеличение умножается на поправочный коэффициент, который равен 1,2.

а – градуировка при малых увеличениях объектива;

б – при больших увеличениях

Рис. 10. Градуировка микроскопа

с помощью окуляр-микрометра и объект-микрометра