Universidad Nacional Mayor de San MarcosEAP de Ingeniera Geolgica

Accesory plates and compensation: Placas accesorias y compensadoresPlacas y cuas de accesorios de CompensacinUn examen cuidadoso de la anisotropa en funcin de la orientacin de la muestra permite la identificacin de la diferencia de ndice de refraccin y la orientacin de las extraordinarias y ordinarias rayos de luz producidos por materiales birrefringentes. Este tutorial explora cmo se pueden emplear compensadores para ayudar a determinar parmetros de orientacin de materiales anistropos.Con el fin de determinar las orientaciones de rayos de luz rpidas y lentas en un material birrefringente, la muestra se coloca generalmente en un giro de 360 grados escenario circular entre polarizadores cruzados en un microscopio ptico. Los ejes de la elipse ndice espcimen estn orientados en diagonal, en una posicin correspondiente a 45 grados con respecto a las direcciones de vibracin del polarizador y el analizador. A continuacin, se aade un accesorio o compensacin placa birrefringente compuesto de cuarzo, muscovita, o yeso montado en un soporte especializado para la trayectoria de la luz en una orientacin especfica. Placas de compensacin, que producen una diferencia de camino ptico fijo entre el espcimen y la placa, se montan y cuidadosamente orientadas en un marco rectangular de modo que las identidades de los ejes de vibracin rpidos y lentos son conocidos y fijos. La placa de compensacin ms comn se refiere a menudo como una placa de yeso o placa de onda completa, y tiene una diferencia de camino ptico que vara entre 550 y 580 nanmetros.Como regla general, el rayo lento (que tiene un ndice de refraccin efectivo ms grande) est orientado en la direccin del noroeste-sudeste con respecto al polarizador y el analizador. La insercin de la placa de compensacin de primer orden (ya sea antes de la muestra, pero despus de que el polarizador o despus de la muestra, pero antes de que el analizador) a la trayectoria de la luz ser aadir la diferencia de camino ptico (550-580 nanmetros) a todos los caminos pticos en el microscopio viewfield . El fondo, que es totalmente oscuro cuando una diferencia de camino ptico de cero prevalece (como es el caso en polarizadores cruzados sin una placa de compensacin), ahora aparece magenta o rojo color, que a menudo se denomina Red I o de primer orden rojo. Si el lento rayo que emana de la muestra tiene un vector vibracin que es paralela a la lenta rayo de la placa de onda completa, las diferencias de longitud de onda se sumar y aparecer un color polarizacin superior. Este efecto se denomina aditivo. En los casos donde la direccin de la muestra y la placa de onda completa rayos lentos estn orientadas en ngulos de 90 grados entre s, las diferencias de longitud de onda se restar y un color polarizacin inferior dar como resultado (conocido como un efecto sustractivo). Rotacin de la muestra por 90 grados en el escenario circular debe confirmar la identificacin de los rayos rpidos y lentos.Como se discuti anteriormente, la construccin de la mayora de las placas de compensacin asegura que la dimensin larga de la placa est orientada Northwest-Sureste con respecto a las direcciones polarizador microscopio y vibracin analizador. La direccin de vibracin ray rpido es ms a menudo colocado en paralelo al eje largo marco de la placa de compensacin (longitud), resultando en la direccin de vibracin ray lenta est orientada a travs de la anchura o eje corto. Por lo tanto, cuando se coloca la placa de compensacin entre polarizadores cruzados, la direccin de vibracin ray rpido es noroeste-sudeste, mientras que la de la lenta ray es Noreste-Suroeste. Cuando se coloca una placa de compensacin de onda completa entre los polarizadores, el color distintivo magenta observ mentiras en el lmite entre el primer y segundo colores para el retraso. Las dems placas, como una placa de mica o de yeso, producirn grados menores o variables de retraso, dependiendo del diseo de la placa. La placa de mica produce una diferencia de camino ptico de 140-155 nanmetros (dependiendo del fabricante), mientras que la cua de cuarzo produce una amplia gama de valores de retardo.Compensadores varan con respecto a la gama de diferencias de camino ptico (nmero de rdenes) cubierto y cmo el elemento birrefringente se coloca en orientaciones estratgicas para permitir la introduccin de las diferencias de fase variable continuamente. Dos factores principales que determinan la eleccin adecuada del compensador. Un compensador satisfactoria debe ser capaz de compensar la mayor diferencia de camino ptico esperado , y la sensibilidad debe ser adecuada para determinar muy pequeos cambios de fase . Por ejemplo, si se sospecha de un cristal birrefringente desconocida tener diferencia de ndice de refraccin ( n ( e) - n ( o) ) alrededor de 0,25 , y el espesor es de aproximadamente 20 micras , entonces la diferencia de camino ptico esperado es cerca de 500 nanmetros. En este caso, una placa de compensacin de primer orden (retraso de 550 nanmetros ) llevar a cabo adecuadamente la tarea. Alternativamente, un compensador con una gama de cuatro rdenes tendra un ajuste muy pequeo con este espcimen , lo que lleva a una medicin menos precisa .

Se sugiere el siguiente procedimiento para determinar la identidad de las orientaciones de la vibracin de los rayos lentos y rpidos en un material birrefringente desconocido. En primer lugar, gire la platina del microscopio hasta que el cristal muestra la cantidad mxima de extincin (Figura 1 (a)). El cristal ejemplo ilustrado en la figura 1 tiene la lenta vibracin ray direccin paralela al eje largo del cristal y un correspondiente ray rpido direccin de vibracin paralela al eje corto. Por convencin, la direccin de vibracin del polarizador se establece en el Este y el Oeste (posicin EW abreviado), mientras que el analizador est orientado con la direccin de vibracin en la orientacin Norte-Sur (abreviado NS), en un ngulo de 90 grados con respecto a la direccin de vibracin del polarizador. Cuando se hace girar la etapa para orientar el cristal en un ngulo de 45 grados en sentido horario (con el eje largo orientado noreste-suroeste; la Figura 1 (b)), se observa el brillo mximo en el examen del cristal a travs de los oculares del microscopio. El cristal en la Figura 1 aparece blanca, pero otros cristales con un mayor grado de espesor o birrefringencia puede tener primero (o de orden superior) colores que pueden deducirse mediante el examen de una carta de colores Michel-Levy.El siguiente paso es insertar un compensador de onda completa en la ranura accesorio microscopio para producir una diferencia de camino ptico 550 nanmetros, como se ilustra en la Figura 1 (c). Con el fin de determinar si el color de interferencia resultante (amarilla en la Figura 1 (c)) es mayor o menor, una inspeccin se lleva a cabo y los resultados en comparacin con una carta de colores Michel-Levy. Debido a que la placa de compensacin aade 540 nanmetros a todos los caminos pticos, colores de interferencia producidas por la muestra que son inferiores a este valor representan una birrefringencia negativa, mientras que los colores de orden superior corresponden a birrefringencia positiva. En las figuras 1 (c) y 1 (d), los colores de interferencia son de color amarillo (aproximadamente 350 nanmetros) y azul (aproximadamente 650 nanmetros), respectivamente. Como se discuti anteriormente, el eje lento de la placa de compensacin est orientado perpendicular al bastidor (noreste-suroeste). Por lo tanto, las longitudes de onda de color de interferencia deben ser desplazadas a valores ms altos cuando el eje lento del compensador se alinea con el eje lento del cristal. Tenga en cuenta que el cristal en la Figura 1 (c) exhibe un color de interferencia de 350 nanmetros (amarillo), que indica que el eje lento del cristal se superpone sobre el eje rpido del compensador, y perpendiculares al eje lento.Cuando el cristal se gira 90 grados en sentido antihorario (Figura 1 ( d ) ) , de orden superior ( de segundo orden ) azul colores de interferencia se ven a travs de los oculares del microscopio . En esta orientacin, el eje lento del cristal es paralelo al eje lento compensador. La evidencia confirma que el rayo refractado rpido por el cristal tiene un eje que coincide con el eje largo cristalino y el lento rayo es paralelo al eje corto de cristal. En general, disminuciones color de interferencia son indicativas del rayo de cristal lento siendo paralelo al eje rpido de la compensacin. Del mismo modo, los aumentos color de interferencia confirman que el rayo lento cristal es paralela al eje lento compensador .Si un mineral desconocido exhibe un color gris o de primer orden blanca interferencia (aproximadamente 200 nanmetros), el color aadido por una placa roja de primer orden se obtiene un color de segundo orden, mientras que los resultados de sustraccin de color en una longitud de onda ms larga de color de primer orden . En este caso, un color de orden superior se produce en ambas orientaciones.

COMPENSADORES

Para determinar algunas propiedades pticas es necesario, en algunos casos, utilizar lminas accesorias como el compensador (lmina de yeso o lmina de rojo de primer orden) que produce un retardo de 530nm, o la cua de cuarzo que es un compensador que produce un retardo variable, en funcin de la zona de la cua empleada. En ambos casos el retardo se produce en el rayo que vibra perpendicularmente a la direccin de introduccin del compensador (a 45 de la direccin N-S del microscopio).La ranura de accesorios es una hendidura en el tubo del microscopio utilizada para colocar los filtros accesorios en el camino de la luz.Aspecto de los filtros compensadores de uso ms comn (arriba), y posicin del compensador en la ranura de accesorios del microscopio (abajo)

Para la medicin estricta del retardo de anisotropa, se utiliza un dispositivo llamado compensador, que est compuesto de una placa de fase que puede cambiar el retraso. Dependiendo de los compensadores, los mtodos de medicin y retraso medible varan, por lo tanto es necesario elegir el compensador ms adecuado para la aplicacin. En este captulo se describen los principios y mtodos de medicin de varios compensadores.Tipos de compensadoresLa medicin precisa del retraso puede obtenerse mediante la cancelacin del retraso creado a partir de especmenes, y mediante la lectura de la calibracin marcada en el punto. A continuacin, se observa los principales compensadores con sus tpicos rangos de medida y aplicaciones.

Compensador BerekEl compensador Berek es una especie de un prisma que mide el retraso con un cristal de calcita o fluoruro de magnesio, que cortan perpendicularmente al eje ptico. (Fig. 5.1) Al girar el dial giratorio en el compensador, se inclina el prisma con respecto al eje ptico, se alarga el camino ptico, y aumenta la diferencia entre el ndice de refraccin de los rayos ordinarios y extraordinarios (rayos ne-no), que a su a su vez aumenta el retraso como se muestra en la Fig. 5.2.Fig. 5.2 ngulo de inclinacin del prisma y retraso del compensador Berek.

Para medir el retardo de la muestra, inclinar el prisma para mover las franjas de interferencia de color negro o un punto a la ubicacin deseada, y luego leer la calibracin con el dial de rotacin (en este punto, el retardo del compensador y que de la muestra se convierten en equivalente). Utilice la tabla de conversin adjunta para determinar el retraso R desde el ngulo que se ley. La tabla se deriva del clculo utilizando la siguiente ecuacin. ndices de refraccin de los rayos ordinarios y rayos extraordinarios.d: Espesor del prisma del compensador.

Dos tipos de compensadores Berek estn disponibles en Olympus: U-CTB con un gran doble prisma de calcita refractante, y U-CBE con un prisma de magnesio y calcita. T-CTB tiene un rango de medicin ms amplio que los compensadores Berek convencionales. Las tpicas franjas de interferencia cuando se utiliza un compensador Berek, se muestran a continuacin:Mientras se mide el retrasoPosicin diagonal

Fig. 5.3 Franjas de interferencia de los compensadores Berek en la medicin de los minerales en el interior de las rocas.

Fig. 5.4 Franjas de interferencia de los compensadores Berek al medir fibras.

Compensador Snarmont.-Un compensador de Snarmont es una combinacin de una placa de cuarto de onda de alta precisin y una rotacin del analizador para medir el retraso. La configuracin del compensador Snarmont se muestra en la Fig. 5.6

Los rayos salen de la muestra cuyo retardo se mide elpticamente en luz polarizada. El Retardo de la muestras, determina el estado elpticamente de la luz polarizada. Esta luz se convierte linealmente polarizada cuando pasa a travs de una Compensador Snarmont (placa de cuarto de onda). La luz polarizada linealmente en este momento se gira ms que cuando no est presente la muestra. El retraso de la muestra determina la medida de la rotacin. El ngulo de rotacin q es la posicin en la que se oscurece cuando el espcimen el analizador se hace girar. El retardo R se calcula de la rotacin de un ngulo q se muestra en la siguiente ecuacin:

Puesto que la placa de cuarto de onda utilizada en el Compensador de Snarmont est normalmente diseado para una longitud de onda de 546 nm, el filtro de interferencia = 546 nm estrecha banda debe ser utilizado. Un ejemplo de uso del compensador Snarmont se muestra en la imagen siguiente.

Compensador Brce-khler.-Un compensador Brace-Kohler es un compensador para medir bien el retraso. ( Fig.5.9) Para cambiar el retraso, gire el pequeo prisma de mica con bajo retardo con el eje ptico en el centro. Al girar el dial girar el prisma.

El valor de retraso R utilizando un compensador Brace-Khler se puede encontrar a partir de la siguiente ecuacin, utilizando el ngulo rotacin q.

R0 es un valor constante fijado individualmente para cada producto. Un ejemplo de uso del compensador de Brce-khler se muestra en la figura 5.10.

Un compensador Brace-Khler tambin se utiliza para aumentar el contraste en la observacin de luz polarizada, adems de la medicin de retraso. Cuando se utiliza un compensador Brace-khler observar una muestra con un extremadamente pequeo retraso, un aumento o una disminucin de los resultados de retraso en subrayar las diferencias de brillo entre el lugar donde se produce el retraso y su fondo, y por lo tanto simplifica la observacin. El compensador Brcekhler es particularmente eficaz durante la observacin en luz polarizada de la estructura de doble refraccin en los organismos vivos.Dos compensadores Brace-Kohler estn disponibles desde el Olimpo: U-CBR1 y U-CBR2. U-CBR1 tiene un rango de medicin de 0-55 nm (/ 10), y UCBR2 tiene 0-20 nm (/ 30).Cua de cuarzo.-Una cua de cuarzo se muestra en la Fig. 5.12. Mover la cua de cuarzo puede alterar el retardo debido a que el retardo cambia continuamente en la direccin de la cua.

Las instrucciones sobre cmo medir el retraso de la muestra se proporciona a continuacin. Mover la cua de cuarzo hacia la direccin del lado largo hace que las franjas negras aparecen cuando el retraso de la muestra y el retraso del compensador se anulan entre s.En este punto, retirar la muestra, asegurar la cua de cuarzo, y determinar el retraso comparando el color de interferencia observable con la carta de colores de interferencia. El resultado obtenido de esta manera carece de precisin. Adems de medir el retraso, la cua de cuarzo tambin se utiliza para determinar la direccin Z '.

Bibliografia.-

4ta ed. Olimpus 2010 Basics of Polarizing MicroscopyPginas web: http://www.ehu.eus/mineralogiaoptica/Atlas_de_Mineralogia_Optica/El_Microscopio_Petrografico/Paginas/Filtros_Compensadores.html http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/polarizedlight/compensation/

Accesory plates and compensationMineraloga Optica - Prctica2