Observación con luz polarizada para la obtención de imágenes de alta resolución de minerales
La observación con aumento de los minerales contenidos en las menas y rocas es necesaria en una amplia gama de campos, incluyendo la construcción de plantas en la industria petrolera, la investigación de materiales en la industria de la construcción y la investigación y desarrollo en las universidades. En muchos casos, es difícil identificar las sustancias contenidas en los minerales utilizando una lupa o a simple vista, por lo que se utilizan microscopios petrográficos.
En esta sección se describen los conceptos básicos de los microscopios petrográficos, se explican los elementos típicos de observación de minerales y se presentan ejemplos de observación de minerales con luz polarizada utilizando nuestro Microscopio Digital 4K.
- Diferentes métodos de observación de minerales para diferentes propósitos
- ¿Qué es un microscopio petrográfico?
- ¿Qué son los prismas de Nicol (paralelos y cruzados)?
- Elementos en la observación de minerales con luz polarizada
- Ejemplo de aplicación del Microscopio Digital 4K en la observación de minerales con luz polarizada
- Un Microscopio Digital 4K que permite la observación y el análisis de diversos objetos, incluidos los minerales
Diferentes métodos de observación de minerales para diferentes propósitos
Se utilizan lupas o microscopios estereoscópicos para observar agregados minerales y cristales microscópicos a bajos aumentos (10x - 100x). Por otro lado, cuando se observan tipos de minerales y estructuras dentro de menas y rocas, se requiere un aumento de 50x o más, y el espécimen se prepara en un portaobjetos de vidrio y se observa con un microscopio petrográfico.
¿Qué es un microscopio petrográfico?
Un microscopio petrográfico es un tipo de microscopio óptico que utiliza luz polarizada, que transmite la luz que vibra en una dirección fija, para permitir la observación utilizando diferentes direcciones de vibración de la luz en función del material. Un microscopio petrográfico utiliza una lente con prismas de Nicol instalados (placas polarizantes o filtros polarizantes; se explica más adelante) y una iluminación.
Los microscopios petrográficos generales utilizan una placa polarizante llamada prisma Nicol polarizante (polarizador) para cambiar la luz irradiada en luz polarizada. El estado de la luz polarizada que ha atravesado el espécimen se detecta entonces con el prisma de análisis Nicol (analizador), otra placa polarizante situada entre la lente del objetivo y el ocular. Este estado se convierte en contraste entre la luz y la oscuridad o entre diferentes colores en el espécimen, visualizando las características ópticas del objeto.
Este principio se puede utilizar para identificar los minerales microscópicos contenidos en las rocas y para captar y observar selectivamente las estructuras rocosas de acuerdo con las propiedades ópticas del mineral en condiciones de luz polarizada. Cuando se observan minerales y rocas, el objeto se corta a un grosor de aproximadamente 0.03 mm (0.0012") y se prepara como un espécimen en un portaobjetos de vidrio que se coloca en la plataforma, asegurando que la luz pase a través del espécimen.
Debido a que los microscopios petrográficos pueden ampliar los objetivos microscópicos para observar sus propiedades ópticas, estos dispositivos se utilizan no sólo con minerales, sino en la investigación de diversos elementos como vidrio, plásticos (películas, etc.), polímeros, las fibras, materiales poliméricos y medicamentos hechos con materiales poliméricos.
¿Qué son los prismas de Nicol (paralelos y cruzados)?
La luz normal vibra en varias direcciones. Esta luz se puede cambiar para que vibre en una sola dirección (polarizada) haciéndola pasar por un filtro polarizante (placa polarizante) llamado prisma de Nicol. Al cambiar la dirección en que se polariza la luz, girando el lado del espécimen en relación con el prisma de Nicol, se modifica la dirección de vibración de la luz captada, lo que permite la detección selectiva de un objeto específico y sus características.
A continuación, se muestran los dos tipos de métodos típicos de observación de la luz polarizada mediante prismas de Nicol.
- A
- Luz
- B
- Prismas de Nicol
- C
- Direcciones de vibración
Prismas de Nicol paralelos
Se trata de la observación de un espécimen preparado en un portaobjetos de vidrio con los prismas de Nicol dispuestos en la misma dirección, una disposición que también se denomina Nicol abierto. Como se muestra en la figura de la izquierda, la única luz que pasa es la que vibra en la misma dirección que los prismas de Nicol.
Prismas de Nicol cruzados
Esto también se llama Nicol ortogonal. Se refiere a la observación de un espécimen preparado en un portaobjetos de vidrio y colocado entre dos prismas de Nicol dispuestos de forma que las direcciones en las que polarizan la luz son ortogonales. Como se muestra en la figura de la derecha, la luz que vibra en direcciones en ángulo recto y paralelas a los dos prismas de Nicol no pasa. Aunque la superposición de estos dos prismas de Nicol da como resultado una imagen negra, la luz puede pasar a través de los prismas de Nicol cruzados y observarse dependiendo de la dirección de vibración de la luz del espécimen colocado entre los prismas.
Elementos en la observación de minerales con luz polarizada
En esta sección se explican los elementos de observación típicos para mostrar cómo se utilizan los microscopios petrográficos para observar los minerales.
Formas de los minerales
Cuando se observan minerales o rocas a simple vista, sólo es posible determinar su forma general, como por ejemplo, en forma de columna o de tablero. En cambio, si se corta una fina lámina de mineral, se prepara este espécimen en un portaobjetos de vidrio y se utiliza un microscopio petrográfico para observarlo con prismas paralelos de Nicol, se puede ampliar la forma del mineral en la sección transversal y observarlo. selectivamente.
Clivaje
Las grietas lineales múltiples (rayas) que son paralelas o que se cruzan entre sí en ángulos fijos se conocen como clivaje y se pueden ver con la observación de luz polarizada con prismas de Nicol paralelos.
Índice de refracción
Este índice, que indica el grado de refracción de la luz, se puede examinar cuando la luz atraviesa un mineral. En la observación con un microscopio petrográfico, el índice de refracción se puede examinar comprobando si los prismas de Nicol paralelos hacen que las grietas (rayas) y el contorno del mineral aparezcan como marcas negras claras.
Pleocroísmo
Cuando un mineral cuyo color puede comprobarse cambia de color si el espécimen se gira bajo luz polarizada con prismas de Nicol paralelos, el fenómeno se denomina pleocroísmo. En los cambios de color atribuibles al pleocroísmo, el mismo color se puede ver dos veces con cada rotación del espécimen de 360°. Por ejemplo, durante la observación de la hornblenda con luz polarizada, la rotación del espécimen en 90° hace que aparezcan alternativamente el marrón claro y el marrón verdoso oscuro, lo que indica pleocroísmo.
Estructuras zonales
Las estructuras zonales son estructuras en las que la composición de un solo cristal difiere en su exterior (que crece en último lugar) y en su interior (que crece en primer lugar) debido a su crecimiento. Estas estructuras se observan comúnmente en minerales como la plagioclasa y el piroxeno contenidos en las rocas ígneas. Los prismas de Nicol cruzados se utilizan en la observación de estructuras zonales con luz polarizada.
Color de interferencia
Cada vez que se gira el espécimen 360° durante la observación con luz polarizada con prismas de Nicol cruzados, la imagen cambia entre brillante y oscura cuatro veces. La posición en la que la imagen aparece más brillante se denomina posición diagonal. El color del mineral que se puede observar en la posición diagonal es el color de interferencia.
Ángulo de extinción
Cada vez que se gira el espécimen durante la observación con luz polarizada con prismas de Nicol cruzados, múltiples cristales minerales aparecen brillantes u oscuros. Para los minerales que aparecen oscuros cuatro veces durante una rotación de 360°, la posición más oscura es la posición de extinción. El ángulo entre esta posición y la dirección vertical del campo de visión es el ángulo de extinción.
Extensión positiva y negativa
Con un filtro lambda (placa de prueba de color sensible/placa de onda completa) insertado entre prismas de Nicol cruzados, la rotación del espécimen hace que las grietas (rayas) y los bordes delgados del cristal aparezcan de color amarillo y azul. Si la dirección Z' del filtro lambda y la dirección de extensión del mineral coinciden aproximadamente cuando se detiene la rotación con el objeto en una posición que lo hace aparecer azul, la extensión es positiva. Por otro lado, si la dirección de extensión coincide con la dirección X', la extensión es negativa.
Maclado de cristales
El maclado de cristales se refiere a los cambios sistemáticos en la dirección de la disposición de los átomos en el plano de la red en un cristal mineral. En los prismas de Nicol cruzados, las partes no extinguidas se pueden ver como rayas rectas claras y oscuras en el cristal de un mineral que ha sufrido una macla de cristales. La rotación del espécimen invierte las partes claras y oscuras.
Textura de exsolución
La textura de exsolución se refiere a una estructura en la que un mineral sólido permanece en esta forma, pero se separa (sufre una exsolución) en dos o más tipos de minerales bajo una suave disminución de la temperatura. La observación con luz polarizada de estas texturas es posible con prismas de Nicol cruzados.
Ejemplo de aplicación del Microscopio Digital 4K en la observación de minerales con luz polarizada
En la observación de los minerales con luz polarizada, es necesario percibir claramente los cambios en el método de observación debidos al ángulo. Sin embargo, en la observación de minerales se presentan los siguientes problemas: es muy difícil determinar las condiciones para la iluminación transmitida; se requiere competencia, experiencia y una gran cantidad de tiempo; y las evaluaciones varían de un observador a otro.
El Microscopio Digital 4K de ultra alta precisión Serie VHX de KEYENCE, utiliza un sistema óptico de alto rendimiento, un sensor de imagen CMOS 4K y un sistema de observación propio que permite acceder a diversas funciones con operaciones sencillas.
Además, en correspondencia con la observación con prismas de Nicol paralelos o cruzados, se pueden adquirir imágenes 4K de alta resolución con operaciones sencillas incluso durante la observación de minerales con luz polarizada, lo que permite una identificación de minerales y una observación de estructuras eficientes y rápidas.
En esta sección se presentan un ejemplo de observación de minerales con luz polarizada utilizando la Serie VHX.
Observación de minerales con luz polarizada
El sistema de observación patentado del Microscopio Digital 4K Serie VHX proporciona un movimiento de plataforma totalmente motorizado que incluye el enfoque y la rotación, lo que permite una observación de luz polarizada precisa y eficiente.
Además de este sistema, que proporciona una alta funcionalidad con operaciones sencillas, se encuentra disponible una línea de lentes para satisfacer las necesidades de los observadores, apoyando la observación con prismas de Nicol paralelos o cruzados.
Se puede utilizar una lente zoom de doble objetivo (VH-ZST) para lograr un amplio rango de aumentos (de 20x a 2000x) sin cambiar el objetivo. La amplia variedad de opciones de iluminación proporcionada por la iluminación mixta controlada por lentes y los distintos adaptadores ópticos permite un entorno óptimo para la identificación de minerales y la observación de estructuras. Este sistema óptico y la iluminación de alto rendimiento se pueden utilizar para capturar imágenes con un sensor de imagen CMOS 4K, lo que permite la observación de minerales con imágenes 4K cuya precisión es muy superior a todo lo posible hasta ahora.
Un Microscopio Digital 4K que permite la observación y el análisis de diversos objetos, incluidos los minerales
El Microscopio Digital 4K Serie VHX proporciona un alto rendimiento y funcionalidad no sólo como microscopio petrográfico capaz de obtener una calidad de imagen 4K de alta precisión, sino también como microscopio estereoscópico, microscopio metalúrgico y microscopio de medición, cubriendo una amplia gama de modos de observación, incluyendo campo claro, campo oscuro, luz polarizada y contraste de interferencia diferencial. La observación y el análisis de una amplia gama de objetivos se pueden controlar automáticamente, lo que supone un gran apoyo para el trabajo de investigación.
Aunque la observación avanzada con imágenes 4K no era posible de manera convencional, la Serie VHX está equipada con muchas funciones que hacen que esto sea una realidad. La función de iluminación múltiple optimiza la determinación de las condiciones de iluminación con sólo pulsar un botón, y la función de composición de profundidad permite capturar imágenes completamente enfocadas de todo el campo de visión, incluso cuando este campo incluye un objetivo tridimensional con gran aumento.
Este producto también permite realizar análisis avanzados, como mediciones 2D y 3D de nivel submicrométrico de alta precisión, adquisición y medición de perfiles de imágenes 3D, y medición de área/conteo automáticos con operaciones intuitivas.
Además, se puede instalar Excel directamente en la Serie VHX para crear automáticamente informes mediante plantillas. Este único dispositivo es todo lo que necesita para llevar a cabo de forma fluida y eficiente todo su trabajo de observación y análisis.
Para obtener más información o realizar consultas sobre la Serie VHX, haga clic en los siguientes botones.
