簡介
由光源出射的照明光經起偏器後變為東-西方向振動的線偏振光，第一次進入微分干涉稜鏡內部時分為尋常光(o光)和非尋常光(e光)，這兩束光微微分開，而其振動方向相互垂直，微分干涉術是金相檢驗的一種強有力的工具。
背景介紹
在材料顯微分析如何使用微分干涉相襯法微分干涉法(DIM)作為一種極具前途的分析檢驗方法，具有對金相樣品的製備要求較低，所觀察到的樣品各組成相間的相對層次關係突出，呈明顯的浮雕狀，對顆粒、裂紋、孔洞以及凸起等能作出正確的判斷，能夠容易判斷許多明場下所看不到的或難於判別的一些結構細節或缺陷，可進行彩色金相攝影等優點。但在目前的金相檢驗工作中，DIM法還利用得很少。
微分干涉所需部件
起偏器、檢偏器、微分干涉相襯組件插板(DIK組件插板)，以及補色器(λ- 片)。起偏器和檢偏器是在對金相樣品進行正交偏振光觀察中必不可少的基本配套部件，組裝在明/暗場照明組件中，也是微分干涉相襯法必不可少的部件。起偏器是把光源變為按東- 西方向振動的線偏振光；檢偏器可以使滿足干涉條件的相干光進行干涉。 DIK組件插板是微分干涉相襯法的核心部件，其上裝配有以渥拉斯頓稜鏡為基礎改良後的DIM稜鏡。DIK組件插板上有兩個調節旋鈕，其中較大的一個用來調節組成DIM稜鏡的兩個稜鏡間的相對位置，使其厚度產生微小的改變從而引起光程或光程差的微小變化，產生明顯的干涉相襯效果；較小的一個用來調節DIM稜鏡的高低位置，以配合不同倍數物鏡後焦平面位置上的差異，從而確保DIM觀察視場中能獲得均勻的照明。補色器(λ- 片) 由石膏製成，插線上偏振光的照光路中用以增加一個光波波長約550nm的光程差，使干涉級序升高一級，保證視野中樣品的不同組織細節獲得豐富的色彩，從而利於金相組織的觀察和分析。
微分干涉基本原理
微分干涉法的基本原理如圖所示。由光源出射的照明光經起偏器後變為東-西方向振動的線偏振光，第一次進入DIC稜鏡內部時分為尋常光(o光)和非尋常光(e光)，這兩束光微微分開，而其振動方向相互垂直。
微分干涉法基本原理鋼鑄態組織可觀察到樣品表面有明顯的凹凸感，晶界及沿晶界分布的碳化物非常明顯當o光和e光穿出稜鏡時，兩者具有一定的光程差T1，這兩束光通過物鏡照射到樣品上時，就有可能照射於不同的表面狀態上。也就是說，這兩束光的波前接觸到了樣品上的不平整表面、裂紋、微孔、凹陷、晶界等，都會產生不同情況的反射，再加上不同物相上光的折射率差異產生的光波相位變化，從而產生了新的附加光程差T0。當這兩束光由樣品表面反射後，穿過物鏡第二次進入DIM稜鏡，波前又產生了新的光程差T2 並進行合併。但這兩束光仍然是相互垂直的線偏振光，並未產生干涉。在進入檢偏器之前，總的光程差T總=T1±T0±T2 只有符合光程差條件T總=(2k + 1)λ/2，其中(k= 0，1，2等) 的光波波前，才可能通過檢偏器。也就是說，線偏振光兩次通過DIM稜鏡後，只有那些經樣品反射而其總光程差等於所用光源光波半波長奇數倍的波前，才能滿足干涉條件而通過檢偏器而進行干涉。當將DIM稜鏡的兩半部分進行適當的移動(即調節DIK 插板上較大的旋鈕)，則T1和T2 的比率就會發生變化:調節旋鈕使DIM稜鏡在顯微鏡的光軸上為對稱時(即稜鏡上下兩半部分沒有相對位移)，有T1=T2，視場中光強分布只與光程差T0有關，而T0是由樣品上的不平整度以及物相造成的光波相位變化而引起的光程差。除了在樣品表面上由於物相間折射率的差異導致的光波相位變化而引起的光程差之外，這種干涉方法所引起的樣品光程差與o光和e光的分開距離x值(低於顯微鏡的解析度極限，約012μm)有關，還與樣品表面上物相表面高度變化(凸起或凹下)梯度tgα(α為o光或e光入射於樣品表面的入射角)有關。即樣品成像的反差取決於o光和e光波前在樣品表面物相凸起或凹下的高度變化梯度所引起的光程差。當調節旋鈕使DIM稜鏡上下兩半部分產生相對位移時，物相表面凸起或凹下兩個相反梯度所引起的光強差異就在顯微鏡的成像中產生了浮雕效果如圖2所示，與單一方向斜射照明光所產生的近似立體效果相同。此時干涉效果是零級干涉級序下的微分干涉效果，灰度最大者為零級灰，在零級干涉級序下干涉相襯的效果最佳，同時也是最大的，但僅能以不同灰度層次顯示。把補色器(或λ-片) 加線上偏振光的照明或檢偏器之前的成像光路中，可以將線偏振光在樣品不同物相或表面上引起的光程差擴大約550nm ，也就是擴大一個光波波長的長度，使干涉級序提高一級，把原先干涉出來僅以不同灰度顯示出來的層次轉為色彩鮮艷且富有立體感的彩色，零級灰轉為紅色(一級紅)，而其它的灰度階也依次變為橙、黃、綠、紫、粉紫以至於金黃色等對應的顏色如圖所示。雖然加入補色器後干涉出來的色彩非常豐富，但干涉相襯的效果(即浮雕效果) 要相應減弱一些。
在材料金相檢驗中的套用
採用微分干涉相襯法觀察樣品，會看到明場下所看不到的許多細節，在明場下難於判別的一些結構細節或缺陷，可通過微分干涉進行反差增強，繼而在分析過程中就更容易判斷。現代材料科學技術的發展，要求更為精確的金相組織判別與分析，往往要求對顯微組織的形態、數量、分布、大小、面積等參數進行準確的統計分析，如球墨鑄鐵球化率評級、珠光體(鐵素體) 百分含量、第二相粒子幾何參數及分布等，都需要對圖像進行精確的形狀描述和準確的數字計量。但在傳統的明場下所採集到的數字圖像的質量在很大程度上依賴於樣品的製備水平，同時由於不同的物相在明場下所表現出來的灰度層次可能十分相近，對定量金相的結果會造成很大的誤差。如果配合微分干涉相襯，將所感興趣的 物相通過干涉染上色彩，就可以進行更加準確的定量金相分析，同時對樣品製備的要求也會有所降低。
顯微組織的精細結構為用雷射熔覆方法直接在鋼刃具上製備硬質合金塗層的顯微組織，其中明場觀察下的白色區域為碳化鎢相，其餘為共晶組織。實驗發現，明場下碳化鎢相呈現為完全的白色，上面的孔洞也僅以黑色的點狀顯示出來；而採用微分干涉相襯觀察，碳化鎢相的精細結構，可觀察到碳化鎢相內部的生長台階，碳化鎢相上的孔洞能明顯地顯示出來，碳化鎢相側面的生長面也清晰地展現出來，具有呈現非常強烈的立體感，極易判別。雷射控制反應合成Ni3Al(鬆散粉末體系，雷射掃描功率為900W ，雷射掃描速度為2mm/s) 的金相顯微組織。在明場下觀察，黑色區域為α-Ni，呈花瓣狀形態分布的白色區域為Ni3Al和α-Ni的共晶組織；在微分干涉相襯下觀察 ，共晶組織中Ni3Al 相析出生長的前後順序表現得非常清晰。在30°偏振光和微分干涉相襯下對球墨鑄鐵石墨球進行觀察獲得的金相組織的偏振光明場下觀察，可以觀察到石墨球中不同位向的呈放射狀分布的石墨晶體；而在微分干涉相襯下觀察，除了可以觀察到石墨球上放射狀的C 軸生長方向，還可以看到石墨球生長過程中的位錯台階。
研究用系統金相顯微鏡，涵蓋明場、暗場、偏光等觀察方式。
透射、反射兩種照明系統可選，配有大功率透反射式雙光路柯勒照明系統。
適用於工礦企業、高等院校及科研等機構作材料內部組織結構分析。
