III.4. Kőzettani mikroszkóp és alkalmazása

A kőzettani (petrográfiai) mikroszkóp alulról átvilágításos polarizációs mikroszkóp. A geológiai (kőzettani) anyagvizsgálat egyik legfontosabb műszere. A biológiai mikroszkópoktól abban különbözik, hogy forgatható a tárgyasztala, és két polárszűrővel rendelkezik.

III.40. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp és annak részei (fenti kép). Az ELTE Kőzettan-Geokémiai tanszék hallgatói mikroszkópként használt Nikon polarizációs mikroszkóp két nézete (alsó két kép)

III.15. videó: A képre kattintva egy videofelvételen mutatjuk be a polarizációs kőzettani mikroszkóp részeit

III.4.1. A polarizációs mikroszkóp felépítése, részei

Megvilágítás

A megvilágító egységként ma már leginkább halogénizzókat építenek be, amely természetes fény hullámhosszúságú fényt bocsát ki. A legtöbb mikroszkóp esetében egy kék szűrőt használunk a sárga szín intenzitásának csökkentéséhez.

III.41. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp alsó, kék szűrővel ellátott megvilágító egysége.

Forgatható tárgyasztal

A petrográfiai mikroszkóp fontos része a fokbeosztással ellátott körbeforgatható tárgyasztal. A pontos elforgatási szöghöz a mikroszkóp állványhoz rögzített beosztás nóniuszos, vagyis tizedfok pontosságú leolvasást tesz lehetővé. A tárgyasztal függőleges irányú mozgatásával állíthatjuk élesre a vizsgált ásványok képét. Ehhez a statívon található kereket használjuk, amelynek külső részét forgatva a kép durva beállítását, a belső, finomabban forgató részét a kép tökéletes beállítására használjuk.

III.42. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp fokbeosztással ellátott forgatható tárgyasztala.

Polárszűrők: polarizátor és analizátor

Eredetileg a polárszűrőket víztiszta kalcitból készíttették, ma már polaroid szűrőket alkalmaznak. A polarizátor a forgatható tárgyasztal alatt, fix helyzetben a mikroszkóp állványhoz rögzítetten helyezkedik el. Egyes mikroszkópok esetében azonban elforgatható. A polarizátor rezgésirányát a mikroszkópon jelzik, a korábbiakban ÉD irányú, újabban KNy irányú kezd inkább elterjedni, de ez általában a gyártótól függ. Az analizátor az objektív és az okulár között, került beépítésre, választható módon betolva (ún. keresztezett nikolos vizsgálatok; +N) vagy kiiktatva. (ún. egy nikolos vizsgálatok; 1N). Az analizátor általában szintén elforgathatóan kerül beépítésre. Az analizátor rezgésiránya a polarizátoréval 90o-ot zár be. Az analizátort betolva, amennyiben nincs ásványpreparátum a tárgyasztalon, a polarizátor és az analizátor egymásra merőleges rezgésiránya miatt nem jut fény a szemünkbe, vagyis sötétet látunk. Minden mikroszkópos vizsgálat kezdete előtt érdemes ellenőrizni, hogy a nikolok pontosan keresztezett helyzetben vannak-e.

III.43. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp analizátora kihúzott (egy nikolos vizsgálat) és betolt (keresztezett nikolos vizsgálat) helyzetben.

III.44. ábra –Plagioklász mikroszkópos képe egy nikolos (kihúzott analizátor) és keresztezett nikolos (betolt analizátor) vizsgálat során.

III.1.animáció: Plagioklász mikroszkópos képe egy nikolos (kihúzott analizátor) és keresztezett nikolos (betolt analizátor) vizsgálat során. A képre kattintva felváltva figyelhető meg a két vizsgálati mód.

III.45. ábra – A polarizációs kőzettani mikroszkóp hazsnálata során az analizátor és polarizátor rezgésirányának pontosan 90o-ban kell állnia

Objektívek

A modern mikroszkópok esetében ún. revolveres objektívfoglalatban általában 4-5 különböző nagyítású objektívet helyeznek el, amelyek a revolverház recés foglalatának segítségével egyszerűen váltogathatók. Feltétlenül tartsuk be azt a szabályt, hogy az objektívekhez nem nyúlunk a váltogatás során!

III.46. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp objektívjei forgatható revolveres objektívfoglalatban.

Okulár

Az okulár a mikroszkóp tubus tetején helyezkedik el. A ma használatos mikroszkópoknál binokuláris okulárt építenek be, amelyek a szemtávolságnak megfelelően beállíthatók. Az egyik (általában jobboldali) okulár tartalmazza a beosztásos szálkeresztet, amely vízszintes tengelyén levő beosztások az ásványszemcsék méretének meghatározásában segítenek. Az okulárok közül az egyik élessége központilag, a másik egyedileg az okuláron állítható.

III.47. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp binokuláris okulárja. Az okulár széthúzásával állítható a megfelelő szemtávolság, az egyik okulár forgatásával pedig a szemnek megfelelő élesség.

Kondenzor egység

A forgatható tárgyasztal alatt közvetlenül található a kondenzor egység, amelyen egyrészt egy beiktatható ún. előtétlencse foglal helyet, amivel a párhuzamos fénynyaláb kúpossá tehető. Ezt az optikai jelleg meghatározásánál, a tengelykép előállításánál használjuk (nem tárgyaljuk a könyvben).

III.48. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp tárgyasztal alatti kondenzor egysége.

Fényrekesz szűkítő (írisz diafragma)

A kondenzor egységhez szorosan kapcsolódóan található az alsó fényrekesz szűkítő, aminek leszűkítésével a mikroszkópi kép kontrasztosabbá tehető. A normál használatkor ezt a fényszűkítőt kb 1/3-ig esetenként feléig nyitjuk ki. A relatív törésmutatók meghatározásánál, a Becke-vonal vizsgálatánál erősen leszűkített írisz diafragmával kell használjuk a mikroszkópot..

Segédlemezek

A tárgyasztal és a mikroszkóp tubus között (vagyis az objektívek és az okulár között) találunk egy diagonális helyzetű (a polarizátor és az analizátor rezgésirányaival 45o-ot bezáró) rést, amibe az ún. segédlemezeket, illetve a kvarcéket (ha van a mikroszkóphoz) tolhatjuk be. Ezek az interferenciaszínek pontosabb meghatározásához, valamint az ásványmetszet addíciós vagy szubtrakciós helyzetének meghatározásához szolgálnak.

III.49. ábra – Polarizációs kőzettani mikroszkóp felső részén, diagonális helyzetben található segédlemez..

Bertrand lencse

A mikorszkóp tubus alatt egy beiktatható lencse található (Bertrand-lencse) amely bekapcsolásával a tengelykép nagyítására és így jobb megfigyelésére szolgál.

A mikroszkóp centrálása

Munkánk során fontos, hogy jól centrált mikroszkóppal dolgozzunk, különösen fontos ez a nagy nagyítású objektívek használata esetén. A mikroszkópok becentrálását vagy az objektív foglalatán vagy – ritkább esetben – a tárgyasztal centrálásávál az ennek megfelelő csavarokkal végezhetjük. A centrálás során egy jól azonosítható pontot keresünk a vékonycsiszolatban, majd azt a szálkereszt középpontjába helyezzük. Ezután a tárgyasztalt folyamatosan körbeforgatva megfigyeljük, hogy a pont milyen körmetszetet ír le egy körbeforgatás során, és a centráló csavarokkal ennek a körnek az elméleti középpontjába csúsztatjuk el a pontot.

III.16. videó: A képre kattintva egy videofelvételen mutatjuk be a polarizációs kőzettani mikroszkóp használatát

A fény útja a mikroszkópban

A mikroszkóp fényforrásából érkező rendes fény a polarizátorban kettőstörést szenved, ennek eredményeként egy ordinárius (o’) és egy extraordinárius (e’), egymásra merőlegesen rezgő poláros fényre törik. A polarizátort úgy alakítják ki, hogy az ordinárius sugár teljes visszaverődést szenved, és csak az extraordinárius halad tovább a tárgyasztalon elhelyezett ásványszemcse irányába. Ebbe belépve (amennyiben az nem izotróp anyag, illetve nem kioltási helyzetben van, vagyis saját rezgésirányai nem egyeznek meg az e’ rezgésirányával) újra kettétörik, ismét egy ordinárius (o’’) és egy extraordinárius (e’’) rezgésű sugárra, majd továbbhaladnak. Belépve az analizátorba újra kettőstörést szenvednek két-két ordinárius (o’’’ és o’’’’) és extraordinárius (e’’’ és e’’’’) sugár alakul ki. Ezek közül az analizátorban a két ordinárius sugár teljes visszaverődést szenved, a két extraordinárius sugár pedig - kielégítve az interferencia létrejöttének feltételeit (azonos fényforrásból származnak, egy síkban rezegnek, és útkülönbség van közöttük) - interferál egymással (Az interferenciaszínekről részletesebben a III.4-es fejezetben olvashatunk).

III.50. ábra – A fény útja a mikroszkópban. P=polarizátor; vcs=vékonycsiszolat; A=analizátor. Részletes magyarázat a szövegben