DIC显微术及在大气颗粒物观察中应用的研究

　　引 言

　　随着结构的不断改进，光学显微镜的性能也得到了不断的提高，但是在观察一些特殊或较微小的样品时还是遇到了困难。取而代之的是由电子或离子做信息载体的显微镜，但是这类高分辨率的显微镜对样品有非常苛刻的要求，如：样品必须是导体又不能是溶液，样品必须处于高真空中，而且电子显微镜对样品可能会造成不同程度的损伤。由于各种对比增强技术和光学系统的应用，20 世纪光学显微镜的发展有了很大的突破，使得以前很难用普通光学显微术得到满意图像的样品，现在都可以用不同的特殊显微术得到高质量的显微图像。其中，最突出的成就之一是微分干涉相衬显微术(DIC)的提出，另外无限远光学系统的应用又使 DIC 显微术的性能得到进一步的优化。在实际工作中，DIC 显微术在各个学科领域的应用给科研工作者带来了很大的方便。

　　1 DIC 显微术

　　DIC 显微术在透射和反射光照明的情况下都可以实现，但因照明方式不同，所以在系统结构上有很大差异。下面就分别来讨论两种 DIC的实现方法。

　　1.1 透射式 DIC 显微术[1]

　　图1 为透射式 DIC 显微术的光路图：照明器发出的光线 L穿过起偏器，自然光转变为平面偏振光后射向光束分割棱镜;棱镜将 L分割为振动面相互垂直的寻常光和非常光 O，e;O 光、e 光之间成很小的剪切角射向聚光镜后又以很小的间距平行地射向样品。由于 O 光、e 光之间存在很小的间距，所以照射的实际上是样品上的不同点。由于样品各部分有不同的厚度或折射率，所以穿过样品后 O 光、e 光之间会存在一定的位相差。如图2 所示，设x 轴为棱镜的剪切方向，A，B 两点处 O，e光之间的位相差为Δψ，样品的厚度为 f(x), 样品的折射率为 n(x), 则

　　由上式知，O，e 之间的相位差是由样品上该点的厚度、折射率以及它们的微分来决定的，故称为“微分干涉相衬”。同时，由光源另外一点发出的光线 L 也被分割为两束(O ，e )，经过同样的过程后穿过样品的同一处。O ，e 之间的相位差严格来说是与入射角有关系的，但因为样品一般很薄，在样品内部O 和 O ，e 和 e 的间距很小，在入射角不大的情况下 O ，e 之间的相位差也可以用上式来近似表达。O，e 和 O ，e 穿过物镜后分别会聚于装在物镜后焦面上的光束合成棱镜，被分别合成。但是，因为合成后的光束的振动面相互垂直，所以仍不能发生干涉，于是在棱镜后装有检偏器，经过检偏器的两束光内部发生干涉。虽然发生干涉的各光束是从不同的点发出的，但是由于Δx 非常小，实际上已经小于物镜的分辨率，所以对物镜来说，可以看成是从同一点发出的光线。从样品“同一点”向不同方向发出的光线，都经过相同的过程之后会聚于像面上，形成图像(进一步的分析 1.3 节)。