无机非金属材料材料的显微结构观察与相关矿物认识实验指导书.doc

无机非金属材料材料的显微结构观察与相关矿物认识实验指导书 无机非金属材料的显微结构观察与相关矿物认识实验实习指导书 一、目的与意义材料的显微结构与材料制备中的物理化学变化密切相关，通过显微结构分析，可以将材料的“组成-工艺过程-结构-性能”等因素有机的结合起来，对控制材料性能、开发新材料特别重要。 利用偏光显微镜进行晶体光学鉴定，是研究材料的重要方法。 1、认识相关矿物； 2、学习用偏光显微镜观察矿物的显微结构； 3、粒径测量。 二、基本原理认识相关矿物，利用显微镜的放大及偏光镜的功能，通过光性鉴定观察相应的矿物材料显微结构特征。 三、实验器材及相关矿物偏光显微镜（XP200上海光学仪器厂）、矿物玻片、相关矿物。 偏光显微镜的构成镜臂；光源；锁光圈；载物台；镜筒；物镜；目镜；偏光镜。 利用偏光显微镜的上述部件可以组合成单偏光、正交偏光用来鉴定晶体的光学性质。 四、显微结构观察 1、偏光显微镜用试样制备用切片机从有代表性的矿物试样上切下一小块（定向或不定向的），先将一面磨光（磨料有SiC或AL2O3粉），用加拿大树胶或光学树胶把这一平面粘在载玻片上，在磨另一面，磨到厚度为0.03mm，用树胶把盖玻片粘在该面烘干即可。 2、试样观察偏光显微镜可观察晶体形态、矿物颗粒大小、百分含量、突起、解理、颜色等。 操作过程，先将试样玻片放置到载物台上用弹性压片固定，将显微镜物镜用旋纽下降肉眼观察放置到靠近试样玻片，然后通过目镜观察同时用旋纽上升直至镜下物象最清晰，利用偏光镜可以观察到矿物的光学特性。 A单偏光镜下的晶体光学性质可观察的内容有晶体形态、晶体颗粒大小、百分含量、解理、突起、糙面、贝克线以及颜色等。 （1）晶体形态每一种晶体往往具有一定的结晶习性，构成一定的形态。 在偏光显微镜中见到的晶体形态并不是整个立体形态，仅仅是晶体的某一切片，切片的方向不同，晶体的形态可以完全不同。 可将晶体按其形貌特征分为自形晶光片中晶形完整，一般呈规则的多边形，边棱全为直线，析晶早；半自形晶光片中晶形较自形晶差，部分晶棱为直线，部分为不规则的曲线，一般是析晶较晚；他形晶光片中晶形呈不规则粒形，晶棱均为他形曲线，析晶最晚或温度下降较快时析出的晶体。 （2）晶体的解理及解理角晶体沿着一定方向裂开形成光滑平面的性质称为解理。 裂开的面称为解理面。 解理面一般平行于晶面。 许多晶体都具有解理，但解理的方向、组数及完善程度不一样。 晶体的解理在光片中是一些平行或交叉的细缝，称为解理缝。 根据解理发育的完善程度可以划分为极完全解理、完全解理和不完全解理三类。 有些晶体具有两组以上解理，可以通过测定解理角来鉴定矿物。 极完全解理完全解理不完全解理 （3）颜色和多色性光片中晶体的颜色是晶体对白色光中七色光波选择吸收的结果。 若同等程度吸收则仍为白光，只是强度有所减弱，此时晶体不具有颜色。 若对七色光波选择吸收程度不同则晶体将呈现特定的颜色。 均质体晶体的颜色和浓度不因光波振动方向而发生变化，非均质体晶体的颜色和浓度随光波振动方向而发生变化。 （4）贝克线在两个折射率不同的物质接触处，可以看到比较黑暗的边缘，成为晶体的轮廓。 在轮廓附近可以看到一条比较明亮的细线，当升降镜筒时，亮线发生移动，这条较亮的细线称为贝克线。 其产生的原因主要是由于相邻两物质的折射率不等，光通过接触面时发生折射和反射所引起的。 B正交偏光镜下的晶体光学性质所谓正交偏光镜就是下偏光镜和上偏光镜联合使用，并且两偏光镜的振动面处于互相垂直位置。 在正交偏光镜的物台上，如不放任和晶体光片时，其视域是黑暗的。 这是由于上下偏光镜的振动方向互相垂直，光无法透过。 若在正交偏光镜的物台上放置晶体光片时，由于晶体的性质和切片方向不同将出现消光现象。 消光现象包括全消光和四次消光两种。 （1）全消光旋转物台，消光现象不改变为全消光。 非晶体、等轴晶系的晶体和非均质体晶体垂直光轴的切片均为全消光。 （2）四次消光旋转物台360镜下出现四次明暗相间的变化为四次消光。 呈现四次消光的，一定是非均质体晶体。 3、矿物含量测定由于质量百分数与面积百分数成正比关系，故可用显微镜视阈的矿物面积测定矿物含量，此法称为面积法。 测定方法为通过显微镜的一定视阈内矿物所占面积来计算其百分含量，即面积百分数=矿物所占面积/视阈总面积面积法测量时至少要23块试样玻片，试样数目越多，结果越准确。 4、矿物粒径测量显微镜法是少数能对单个颗粒同时进行观察和测量的方法。 其测量下限取决于显微镜的分辨距离。 测量下限为0.5-0.8微米。 粒径测量通常有点计法对样区中位于网络交点处的那些颗粒进行计数和测量；线计法对样区中位于直线上的颗粒进行计数和测量；带计法对样区中位于两平行线上的颗粒进行计数和测量；框计法对样区中位于某一框形区域中的颗粒进行计数和测量。 如下图所示，图中带有阴影的颗粒被测量。 这四种方法一般要求被测量颗粒不少于600个，同时要求无倾向性的确定数十个测量样区进行计数和测量，带计法