Giới thiệu

Kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ được thiết kế lý tưởng để kiểm tra cấu trúc của các mẫu kim loại, bề mặt gốm sứ, mạch tích hợp hoặc tài liệu giấy in. Nó thường được gọi là kính hiển vi chiếu ánh sáng tới, chiếu sáng epi hoặc kính hiển vi kim tương, và là phương pháp được lựa chọn để phát huỳnh quang và chụp ảnh các mẫu mờ ở độ dày 30 micromet. Trong kính hiển vi huỳnh quang trường sáng, mẫu được chiếu sáng từ phía trên qua vật kính. Nguyên lý chiếu sáng Köhler áp dụng trong trường hợp vật kính với vòng tròn thị kính cũng được sử dụng làm tụ quang.

Phạm vi mẫu vật thuộc loại này là rất lớn và bao gồm hầu hết các kim loại, quặng, gốm sứ, nhiều polyme, chất bán dẫn (silicon chưa qua xử lý, tấm mỏng và mạch tích hợp), xỉ, than đá, nhựa, sơn, giấy, gỗ, da, thủy tinh , và nhiều loại vật liệu chuyên dụng. Bởi vì ánh sáng không thể xuyên qua các mẫu vật này, nên nó phải được chiếu trực tiếp lên bề mặt và cuối cùng quay trở lại vật kính của kính hiển vi bằng phản xạ gương hoặc phản xạ khuếch tán. Như đã đề cập ở trên, sự chiếu sáng như vậy thường được gọi là chiếu sáng episcopic, chiếu sáng epi hoặc chiếu sáng dọc (bắt nguồn từ phía trên), trái ngược với chiếu sáng (truyền) qua kính thiên văn đi qua mẫu vật. Một số mẫu ánh sáng phản xạ được trình bày trong Hình 1. Bề mặt của mạch tích hợp được thể hiện bằng cách sử dụng độ tương phản giao thoa vi sai ánh sáng phản xạ (DIC) trong Hình 1(a), trong khi mặt đồng hồ được chụp trong trường sáng được trình bày ở Hình 1(b). Trường tối là một kỹ thuật ánh sáng phản xạ hữu ích, có thể thấy hình ảnh biểu hiện cấu trúc bề mặt của dây cáp siêu dẫn trong Hình 1(c). Cuối cùng, một màng mỏng từ tính Hình 1(d) có thể được tạo ảnh bằng kính hiển vi ánh sáng phản xạ phân cực để kiểm tra các lỗi bề mặt ảnh hưởng đến tính đồng nhất của màng.

Kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ

Ngày nay, các nhà sản xuất kính hiển vi cung cấp các mẫu tiên tiến cho phép người dùng đồng thời tiến hành điều tra bằng cách sử dụng cả chiếu sáng dọc và chiếu sáng truyền qua. Một kính hiển vi điển hình được cấu hình cho cả hai loại chiếu sáng được minh họa trong Hình 2 (nguồn sáng truyền qua và đường quang học không được hiển thị trong hình). Đường đi quang học của ánh sáng phản xạ bắt đầu với các tia sáng bắt nguồn từ vỏ đèn cho ánh sáng phản xạ (Hình 2). Tiếp theo, ánh sáng này đi qua thấu kính hội tụ và đi vào đèn chiếu sáng dọc, nơi nó được điều khiển bởi khẩu độ và màng chắn trường. Sau khi đi qua đèn chiếu sáng dọc, sau đó ánh sáng được phản xạ bởi một bộ tách chùm tia (một nửa gương hoặc gương có bề mặt thứ nhất có hình elip) qua vật kính để chiếu sáng mẫu vật. Ánh sáng phản xạ từ bề mặt của mẫu đi vào lại vật kính và đi vào đầu ống kính hướng tới thị kính hoặc tới một cổng để chụp ảnh hiển vi. Kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ thường ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực bán dẫn đang phát triển nhanh chóng.

Một kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ điển hình có ống quan sát với hai thị kính (Hình 2) và thường là một đầu ống ba mắt để gắn hệ thống camera thông thường hoặc kỹ thuật số/video. Thị kính của thiết bị tiêu chuẩn thường có độ phóng đại 10 lần và hầu hết các kính hiển vi đều được trang bị một đầu dò có khả năng chứa từ bốn đến sáu vật kính. Bàn soi được điều khiển cơ học với giá đỡ mẫu vật có thể dịch theo hướng x và y và toàn bộ thiết bị bàn soi có khả năng di chuyển lên xuống chính xác với cơ chế lấy nét thô và tinh. Các nguồn sáng tích hợp có phạm vi từ bóng đèn halogen vonfram 20 và 100 watt đến đèn hơi thủy ngân hoặc đèn xenon năng lượng cao hơn được sử dụng trong kính hiển vi huỳnh quang. Ánh sáng đi từ ngọn đèn qua một đèn chiếu sáng thẳng đứng xen kẽ phía trên ống kính và bên dưới của đầu ống quan sát. Bề mặt trên của mẫu vật thẳng đứng (thường không có lớp phủ) trên bệ đối diện với vật kính, đã được quay vào trục quang học của kính hiển vi. Đèn chiếu sáng thẳng đứng được định hướng theo chiều ngang một góc 90 độ so với trục quang học của kính hiển vi và song song với mặt bàn, với vỏ đèn được gắn vào mặt sau của đèn chiếu sáng. Các núm điều chỉnh thô và tinh tăng hoặc giảm giá đỡ theo từng bước lớn hoặc nhỏ để đưa mẫu vật vào tiêu cự để có hình ảnh sắc nét.

Giá đỡ kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ ngược kết hợp đèn chiếu sáng dọc trong thân kính hiển vi. Nhiều loại vật kính có thể được sử dụng cùng và tất cả các chế độ chiếu sáng ánh sáng phản xạ đều có thể thực hiện được: trường sáng, trường tối, ánh sáng phân cực, tương phản giao thoa vi phân và huỳnh quang. Một số công cụ bao gồm bộ thay đổi độ phóng đại để phóng to hình ảnh, bộ lọc tương phản và nhiều loại lưới. Vì kính hiển vi đảo ngược là dụng cụ yêu thích của các nhà luyện kim nên nó thường được gọi là máy luyện kim. Các nhà sản xuất phần lớn đang chuyển sang sử dụng quang học hiệu chỉnh vô cực trong kính hiển vi ánh sáng phản xạ, nhưng vẫn có hàng nghìn kính hiển vi chiều dài ống cố định được sử dụng với vật kính được hiệu chỉnh cho chiều dài ống từ 160 đến 210 mm.

Trên giá đảo ngược (tương tự như cấu trúc cơ bản của khung kính hiển vi kiểu nuôi cấy mô đảo ngược thường được sử dụng trong sinh học), mẫu vật được đặt trên bệ với bề mặt hướng xuống dưới. Ưu điểm chính của thiết kế này là có thể dễ dàng kiểm tra các mẫu khi chúng quá lớn để vừa với giới hạn của kính hiển vi thẳng đứng (chẳng hạn như các mẫu đá lớn và vật liệu công nghiệp). Ngoài ra, chỉ có mặt của mẫu đối diện với vật kính là cần phẳng hoàn toàn. Các vật kính được gắn trên mâm vật kính với các thấu kính phía trước của chúng hướng lên trên về phía mẫu vật và việc lấy nét được thực hiện bằng cách di chuyển mâm vật kính hoặc toàn bộ bàn sa trượt di chuyển lên và xuống.

Trong đèn chiếu sáng thẳng đứng, ánh sáng truyền từ nguồn sáng, thường là đèn halogen-tungsten 12 vôn 50 hoặc 100 watt, đi qua các thấu kính thu, qua lỗ mở màng chắn mống mắt có khẩu độ thay đổi và qua lỗ mở của trường hội tụ trước có thể điều chỉnh và thay đổi đồng tử. Sau đó, ánh sáng chiếu vào một gương phản xạ thủy tinh phẳng tráng bạc một phần hoặc chiếu vào một phần ngoại vi tráng bạc hoàn toàn của gương có lỗ hình elip để chiếu sáng trường tối. Tấm phản xạ thủy tinh phẳng được mạ bạc một phần ở mặt kính đối diện với nguồn sáng và lớp chống phản xạ được phủ trên mặt kính đối diện với ống quan sát trong trường sáng phản xạ ánh sáng. Do đó, ánh sáng bị lệch hướng xuống vật kính. Các gương nghiêng một góc 45 độ so với đường đi của ánh sáng dọc theo đèn chiếu sáng thẳng đứng.

Trong kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ, sự hấp thụ và nhiễu xạ của các tia sáng tới của mẫu vật thường dẫn đến các biến thể dễ nhận thấy trong hình ảnh, từ màu đen qua các sắc thái khác nhau của màu xám hoặc màu nếu mẫu vật được tô màu. Các mẫu như vậy được gọi là mẫu có biên độ và có thể không yêu cầu các phương pháp hoặc xử lý tương phản đặc biệt để có thể nhìn thấy các chi tiết của chúng. Các mẫu vật khác cho thấy rất ít sự khác biệt về cường độ và/hoặc màu sắc nên các chi tiết đặc trưng của chúng cực kỳ khó nhận biết và phân biệt trong kính hiển vi ánh sáng phản xạ trường sáng. Các mẫu thứ hai hoạt động giống như các mẫu pha rất quen thuộc trong công việc ánh sáng truyền qua và phù hợp với các ứng dụng tương phản giao thoa vi sai ánh sáng phản xạ và trường tối.

Vật kính cho kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ

Khả năng phân giải trong ánh sáng phản xạ dựa trên cùng mối quan hệ giữa bước sóng ánh sáng và khẩu độ số (phương trình Abbe ) như trong ánh sáng truyền qua. Hiệu suất quang học đạt được khi chiếu sáng bằng ánh sáng phản xạ khi thiết bị được điều chỉnh để hoạt động dưới ánh sáng của Köhler. Một chức năng của chiếu sáng Köhler (ngoài việc cung cấp ánh sáng phân tán đều) là đảm bảo rằng vật kính sẽ có thể mang lại độ phân giải vượt trội và độ tương phản tốt ngay cả khi nguồn sáng là đèn dây tóc cuộn. Trong nhiều trường hợp, kính hiển vi ánh sáng phản xạ hiện đại cũng có thể được vận hành bằng cách sử dụng ánh sáng truyền qua vì độ dài tiêu cự được duy trì trong tất cả các vật kính.

Vật kính cho ánh sáng phản xạ có thể được nhận ra bởi Epi hoặc dòng chữ bên ngoài (xem Hình 3). Chúng khác với vật kính đối với ánh sáng truyền qua theo hai cách. Vật kính phản xạ ánh sáng có bề mặt thấu kính được phủ lớp chống phản xạ đặc biệt tốt để ngăn ánh sáng của đèn chiếu sáng phản xạ về phía thị kính. Những phản xạ như vậy sẽ được chồng lên hình ảnh và có hiệu ứng đáng lo ngại. Điểm khác biệt thứ hai là các vật kính này được thiết kế và hiệu chỉnh quang học cho các mẫu vật thiếu lớp phủ. Phần lớn các mẫu trong khoa học vật liệu (nơi kính hiển vi ánh sáng phản xạ được sử dụng nhiều nhất) thường được xem mà không có nắp đậy. Do đó, các vật kính khẩu độ số cao hơn yêu cầu tính toán quang học khác với các vật kính ánh sáng truyền qua.

Đèn chiếu sáng kính hiển vi huỳnh quang

Trong kính hiển vi huỳnh quang truyền ánh sáng phản xạ, ánh sáng chiếu tới mẫu vật, mẫu vật này có thể hấp thụ một số ánh sáng và phản xạ một số ánh sáng, theo cách phản chiếu hoặc khuếch tán. Ánh sáng phản xạ trở lên có thể được vật kính thu lại theo khẩu độ số của vật kính. Sau khi đi vào vật kính, ánh sáng sẽ đi qua gương tráng bạc một phần (hoặc trong trường tối, qua lỗ hình elip). Trong trường hợp vật kính hiệu chỉnh ở vô cực, ánh sáng phát ra từ vật kính theo các mặt sóng song song (từ mọi góc phương vị) chiếu hình ảnh của mẫu vật đến vô cực. Các tia song song đi vào thấu kính ống, tạo thành ảnh mẫu tại mặt phẳng của màng mở cố định trong thị kính (mặt phẳng ảnh trung gian). Điều quan trọng cần lưu ý là trong các hệ thống ánh sáng phản chiếu này, vật kính phục vụ chức năng kép. Đối với các sóng ánh sáng truyền xuống mẫu vật, vật kính đóng vai trò là một tụ quang được điều chỉnh tốt (luôn được căn chỉnh chính xác) phù hợp. Ngoài ra, đối với các sóng phản xạ bởi mẫu vật, vật kính đóng vai trò là một hệ thống quang học tạo ảnh trong vai trò thông thường của một vật kính chiếu các tia mang ảnh về phía thị kính. Hiệu suất tối ưu đạt được khi chiếu sáng bằng ánh sáng phản xạ khi thiết bị được điều chỉnh để tạo ra ánh sáng Köhler. Một chức năng của chiếu sáng Köhler (ngoài việc cung cấp ánh sáng phân tán đều) là đảm bảo rằng vật kính sẽ có thể mang lại độ phân giải xuất sắc và độ tương phản tốt ngay cả khi nguồn sáng là đèn dây tóc cuộn.

Một số đèn chiếu sáng phản xạ hiện đại được mô tả là đèn chiếu sáng phổ quátbởi vì, với một số phụ kiện bổ sung và ít hoặc không cần tháo rời, kính hiển vi có thể dễ dàng chuyển từ chế độ hiển vi ánh sáng phản xạ này sang chế độ hiển vi ánh sáng phản xạ khác. Thông thường, các gương phản xạ có thể được loại bỏ hoàn toàn khỏi đường đi của ánh sáng để cho phép quan sát ánh sáng truyền qua. Đèn chiếu sáng phổ quát có thể bao gồm một bề mặt kính phẳng phản xạ một phần (gương nửa gương) cho trường sáng (xem Hình 4(a)) và một bề mặt phản xạ hoàn toàn bằng bạc với một lỗ trong suốt hình elip nằm ở trung tâm để quan sát trường tối (Hình 4(b) ). Đèn chiếu sáng dọc được thiết kế tốt nhất bao gồm thấu kính thu để thu thập và điều khiển ánh sáng, màng chắn khẩu độ và màng chắn trường có thể tập trung trước, có thể tập trung để cho phép chiếu sáng Köhler mong muốn.

Đèn chiếu sáng dọc cũng phải cung cấp khả năng chèn các bộ lọc để tạo độ tương phản, hình ảnh kỹ thuật số và chụp ảnh hiển vi, cũng như bộ phân cực, máy phân tích và tấm bù cho ánh sáng phân cực và độ tương phản giao thoa vi sai ( DIC ) . Trong các đèn chiếu sáng dọc được thiết kế để sử dụng với các vật kính đã hiệu chỉnh ở vô cực, đèn chiếu sáng cũng có thể bao gồm một thấu kính ống. Được gắn vào mặt sau của đèn chiếu sáng thẳng đứng là một đèn (Hình 2), thường chứa đèn halogen-vonfram. Đối với công việc phát huỳnh quang, đèn có thể được thay thế bằng một phụ kiện có đầu đốt thủy ngân. Đèn có thể được cung cấp năng lượng nhờ các thiết bị điện tử được tích hợp trong giá đỡ kính hiển vi, hoặc bằng huỳnh quang, nhờ một biến áp bên ngoài hoặc nguồn điện.

Chiếu sáng Köhler

Trong đèn chiếu thẳng đứng kính hiển vi huỳnh quang, nguồn sáng được định vị sao cho dây tóc đèn halogen-vonfram nằm gần tiêu điểm chính của thấu kính thu. Trong hệ thống chiếu sáng của Köhler, thấu kính gom đèn đóng vai trò là nguồn sáng thứ cấp được mở rộng đáng kể để tăng cường khả năng chiếu sáng tổng thể. Một trong những yêu cầu chính của chiếu sáng Köhler là hình ảnh của dây tóc đèn cuối cùng phải được chiếu lên mặt phẳng tiêu điểm phía sau của vật kính, mặt phẳng này cũng tăng gấp đôi dưới dạng tụ quang (thường có khẩu độ số cao) trong quá trình kích thích bằng ánh sáng phản xạ. Lý tưởng nhất là nguồn sáng phải lấp đầy toàn bộ khẩu độ vật kính để vừa tối đa hóa cường độ bức xạ vừa tạo ra trường chiếu sáng đồng đều. Trong nhiều trường hợp, một bộ lọc thủy tinh mài được đặt vào đèn chiếu sáng thẳng đứng giữa đèn và các bộ lọc mật độ trung tính để tăng tính đồng nhất của ánh sáng. Tuy nhiên, vì các bộ lọc khuếch tán cũng làm giảm mức độ chiếu sáng, nên tránh sử dụng chúng bất cứ khi nào có thể.

Trong chiếu sáng Köhler bằng ánh sáng phản xạ (được minh họa bằng sơ đồ trong Hình 5), hình ảnh của nguồn sáng được thấu kính thu hội tụ vào màng chắn khẩu độ nằm trong đèn chiếu sáng dọc. Màng ngăn này chia sẻ một mặt phẳng liên hợp với khẩu độ phía sau của vật kính và dây tóc của đèn, do đó, xác định kích thước khẩu độ trường được chiếu sáng. Cùng với nhau, nguồn sáng, màng chắn khẩu độ đèn chiếu sáng dọc và mặt phẳng tiêu điểm phía sau vật kính (đồng tử) tạo thành tập hợp chiếu sáng gồm các mặt phẳng liên hợp. Không giống như tình huống trong kính hiển vi huỳnh quang, mống mắt của khẩu độ và nguồn sáng được tạo ảnh trên mặt phẳng khẩu độ phía sau của vật kính (hoạt động như một tụ quang), thay vì được định vị thực tế tại vị trí này. Là một lợi ích bổ sung cho cấu hình này, tất cả các vật cản (chẳng hạn như màng chắn mống mắt) đều bị loại bỏ khỏi đường đi của ánh sáng. Việc mở hoặc đóng màng khẩu độ được sử dụng để kiểm soát ánh sáng đi lạc và điều chỉnh cường độ (khẩu độ số) của ánh sáng mà không làm thay đổi kích thước của trường được chiếu sáng. Trong ảnh, việc điều chỉnh màng khẩu độ sẽ ảnh hưởng đến độ sáng và độ tương phản.

Bộ tạo ảnh hoặc trường của các mặt phẳng liên hợp trong ánh sáng phản xạ Köhler bao gồm màng trường, bề mặt mẫu và mặt phẳng ảnh trung gian. Do đó, khi màng chắn trường được đặt trong tiêu điểm ở mặt phẳng mẫu vật, hình ảnh của nguồn sáng bị loại bỏ đáng kể khỏi tiêu điểm để tạo ra trường chiếu sáng đồng nhất. Màn chắn trường kiểm soát kích thước của trường được chiếu sáng mà không ảnh hưởng đến cường độ chiếu sáng của khu vực được quan sát. Trong thực tế, kích thước mở màng trường nên càng nhỏ càng tốt để tăng độ tương phản của hình ảnh. Chiếu sáng Köhler tạo ra sự chiếu sáng đồng đều của trường mẫu mặc dù cường độ chiếu sáng không đồng đều được tạo ra bởi hầu hết các nguồn sáng dựa trên dây tóc. Khi kính hiển vi được cấu hình đúng, mặt phẳng tiêu điểm phía sau của vật kính được chiếu sáng đầy đủ, tạo ra trường sáng đồng đều. Chiếu sáng Köhler, trong trường hợp lý tưởng, bao phủ mẫu vật bằng một tập hợp các mặt sóng hội tụ, mỗi mặt phát sinh từ các điểm riêng biệt trên nguồn sáng được tạo ảnh vào khẩu độ tụ quang. Trong kính hiển vi huỳnh quang được cấu hình phù hợp, kết quả là độ tương phản và độ phân giải hình ảnh tối ưu.

Tổng quan ngắn gọn Chế độ tương phản trong kính hiển vi huỳnh quang

Do vật kính phục vụ mục đích kép (cũng hoạt động như một tụ quang) trong kính hiển vi huỳnh quang (Hình 6(a)), nên có đủ chỗ để đưa các bộ phận phụ trợ vào không gian vô cực bị chiếm giữ bởi bó vật kính song song, sóng ánh sáng truyền từ khẩu độ phía sau vật kính đến thấu kính ống (được gọi là mặt quan sát của hệ thống quang học; xem Hình 6(a)). Ngoài ra, các bộ phận phân cực hoặc bộ lọc có thể được lắp vào đèn chiếu sáng dọc trước khi ánh sáng đi vào vật kính (được gọi là phía chiếu sáng của đường ray quang học). Nhiều kính hiển vi hiện đại cũng cung cấp thêm không gian cho các thành phần ảnh hưởng đến cả đường đi của ánh sáng. Không gian này thường được xây dựng dưới dạng một khe trong ống kính vật kính, nơi có thể dễ dàng lắp thanh trượt chứa bộ lọc hoặc bộ phân cực.

Một số kỹ thuật thường được sử dụng để tạo độ tương phản trong kính hiển vi huỳnh quang, bao gồm chiếu sáng trường tối, ánh sáng phân cực và độ tương phản giao thoa vi sai. Trong kính hiển vi trường tối phản xạ, đây là một phương pháp lý tưởng để khám phá độ nổi trên bề mặt vật liệu, mặt sóng từ đèn chiếu sáng thẳng đứng được hướng tới vật kính bằng cách sử dụng một bộ gương chuyên dụng có lỗ hình bầu dục (xem Hình 4 và Hình 6(b)) . Ánh sáng này đi qua một ống bọc ngoài trong vật kính của kính hiển vi và tác động lên một gương lõm hình vòng, gương này hướng các mặt sóng ở một góc tới lớn lên bề mặt mẫu vật. Trong trường hợp mẫu vật hoạt động như một tấm gương hoàn hảo (thực tế là không có đặc điểm nổi trên bề mặt), không có ánh sáng phản xạ trở lại vật kính từ mẫu vật và hình ảnh vẫn tối. Tuy nhiên, các khu vực tồn tại các đường viền nổi sẽ hướng ánh sáng trở lại vào thấu kính phía trước của vật kính và được quan sát là các đặc điểm sáng trên nền rất tối. Lưu ý rằng trong kính hiển vi huỳnh quang trường tối, màng chắn trường và khẩu độ trong đèn chiếu sáng thẳng đứng phải được mở đến điểm rộng nhất của chúng để chùm sáng chiếu sáng cụm gương không bị chặn một phần.

Kính hiển vi huỳnh quang trường tối phân cực (Hình 6(c)) là một kỹ thuật phù hợp để kiểm tra các bề mặt chứa các cấu trúc làm thay đổi trạng thái phân cực trong quá trình phản xạ. Ví dụ, các hạt cấu trúc trong các mẫu quặng và một số hợp kim kim loại và màng mỏng có thể được kiểm tra dễ dàng bằng phương pháp này. Trong cấu hình quang học được nêu trong Hình 6(c), các mặt sóng chiếu sáng gặp một bộ phân cực được đặt trong đèn chiếu sáng thẳng đứng trước bộ gương hướng ánh sáng vào vật kính. Các sóng ánh sáng phân cực tuyến tính được tập trung vào bề mặt mẫu vật và phản xạ trở lại vật kính. Sau khi rời khỏi khẩu độ vật kính dưới dạng một chùm sóng song song, ánh sáng sau đó được chiếu lên một bản phân cực thứ hai (máy phân tích) hướng 90 độ so với bản phân cực. Chỉ các mặt sóng khử cực mới có thể đi qua máy phân tích để đến thấu kính ống. Một tấm lambda phụ cũng có thể được lắp ngay trước máy phân tích trong hệ thống quang học để kiểm tra dấu hiệu của hiện tượng lưỡng chiết (thay đổi màu xám thành độ tương phản màu). Phương pháp này đôi khi được gọi là tông màu nhạy cảm . Trong trường hợp các mục tiêu có độ phóng đại rất thấp được sử dụng trong ánh sáng phân cực phản xạ, một tấm quang học có thể xoay được (được gọi là nắp Antiflex) bao gồm một tấm lambda có bước sóng một phần tư được đặt trên thành phần thấu kính phía trước vật kính để chặn phản xạ từ chính vật kính. Phương pháp Antiflex cũng đặc biệt hữu ích khi mẫu vật có hệ số phản xạ rất thấp, chẳng hạn như sẽ được quan sát thấy trong các mẫu than.

Một trong những kỹ thuật mạnh mẽ nhất để đưa độ tương phản vào hình ảnh ánh sáng phản xạ là độ tương phản giao thoa vi sai, cho phép hình dung sự khác biệt về độ cao nhỏ trong các bề mặt. Trong cấu hình quang học (Hình 6(d)), một lăng kính lưỡng chiết (còn được gọi là lăng kính Wollaston hoặc Nomarskilăng kính, tùy thuộc vào thiết kế) được đặt trong không gian vô cực ngay phía trên vật kính và một bộ phân cực được lắp trong đèn chiếu sáng thẳng đứng (tương tự như ánh sáng phân cực). Lăng kính chia các mặt sóng ánh sáng phân cực thành hai chùm phân cực trực giao trên đường đến mẫu vật. Các chùm sáng vuông góc này tác động lên mẫu vật để tạo ra sự dịch chuyển ngang ở những vùng có bề mặt nổi. Nếu bề mặt hoàn toàn bằng phẳng, không có đặc điểm nào được quan sát. Tuy nhiên, ví dụ, nếu có một bước nhỏ (xem Hình 6(d)) giữa hai mặt sóng, thì một trong các chùm tia phải di chuyển trên một đường dài hơn và được gán hiệu số đường này. Khi các chùm song song đã quay trở lại kính hiển vi sau khi đi qua vật kính và lăng kính, chúng đi qua một bộ phân cực thứ hai (máy phân tích) nơi giao thoa tạo ra hình ảnh trung gian nơi sự khác biệt về đường dẫn được chuyển thành các giá trị màu xám mà mắt có thể nhìn thấy. Tương tự như kính hiển vi huỳnh quang trường tối, một tấm lambda có thể được đặt bên dưới máy phân tích để chuyển các giá trị màu xám thành màu sắc.

Nguồn: