浅谈偏光显微镜照相在纺织品中的应用

摘要：纺织品广范存在于人们的衣食住行之中，其重要性不言而喻，而如何保障纺织品的质量合格，保障使用者的人生安全，是纺织品行业发展的重要一环。不同的用途采取不用的检测手段，例如，化学手段分析来检测纺织品的甲醛含量，抗油污能力，阻燃性。物理手段分析常用来检测纺织品的、拉伸强力、撕裂强力、接缝滑移、硬挺度测试等等。当我们想要快速得到纺织品中纤维的组成成分，含量，产地以满足司法鉴定、商品检验和贸易检验的要求时，偏光显微镜检测则是最优先的选择。

关键词：纺织品检测；偏光显微镜；纺织品

纺织检测就是对纺织制品的质量与性能用物理的和化学的方法依照相关的标准进行定性或定量的检验测试并作出检测报告，也称纺织品检测。检测是产品生产销售必备的一环，在大力推行和谐社会的今天，产品的环境协调性关系到产品的生产发展的可持续性。本文介绍的就是一种高效，准确检测纺织品成分种类的方法――偏光显微镜照相法检测纺织品。

1.、偏光显微镜照相的原理

偏光显微镜在用于纺织品种类，组成成分的定性定量分析时主要是通过纺织品中所含纤维的晶体结构，纤维结构，或由于配比不同引起的微小差异来检测。用于偏光显微镜检测的纺织品一般都具有双折射性质[1]。

所谓的偏光显微镜照相就是利用偏振光作为照相的重要光源，利用两种相同频率，位相不同的但位相差固定的光在显微镜中产生干涉，得到干涉条纹。干涉条纹的分布特点决定于双折射体的种类和它的厚度 ，不同的纤维得到的干涉条纹不一样，因此，干涉条纹的相貌代表着所测纤维的微观形貌。以具有相同频率，固定位相差的O光和A光为例，在显微镜中产生干涉，干涉条纹的变化满足下列公式：

其中δ是O光和A光的相位差，λ为光在真空中的波长，ηO是O光在样品和空气面上的折射率，ηa是A光在样品和空气面上的折射率。

当δ=2Kπ（k取任意正整数）时，两光的波峰或者波谷同时到达某点，震动加强，干涉最大，此时通过检偏镜的光强度最大，干涉图样上表现为亮斑。

当δ=（2K+1）π（K取任意正整数）时，其中一光波的波峰与另一光波的波谷同时到达某点，震动减弱，此时通过检偏镜的光强度几乎为零，干涉图样上表现为暗斑。

偏光显微镜得到的干涉图样的相位差取决于纺织品的厚度与内部的晶体结构，肉眼的分辨率很小，能够直接用肉眼分辨的纤维有限，通过偏光显微镜能够放大纤维之间的厚度差异，在干涉图样中很明显的显现出来[2]。

1.1偏光显微镜检测的优点

（1） 快速简单，不破坏原材料。

将待检测的纺织品制样，放在显微镜下观察，利用其双折射性质得到干涉图样，分析干涉图样与已知样品的干涉图样进行对比从而鉴别纺织品种类，此过程没有进行物理化学变化，保证了样品的完整性，从而可以一次制样多次检测，减小实验过程中的误差，同时也可以缩短检测时间。

应用范围广，适合多种类型的纺织品的鉴别。

传统的纺织品鉴别有很多方法，常用的有三种：第一是通过外观和手感来判断纺织品的种类，此类方法简单，但准确度不高，且判别的纺织品的种类有限。第二种方法是燃烧法，利用纺织品在燃烧时的气味和形态来辨别，这种方法针对性强，对有特殊气味的纺织品，辨别效果较好，但同样使用范围狭窄，且对原材料造成不可逆的损害。第三是生物显微镜，其工作过程中要求被检测物质与周围介质存在明显的明暗差别或者颜色差别，以便人眼能观察到，但是对于某些人眼观察不到的差别，通过双光干涉将其纤维结构的扭曲性转换成彩色干涉条纹的变化，立体感较强，能够鉴别同色不同种的纺织品。

2.、偏光显微镜照相的特点

2.1 选择照相机

偏光显微镜照相是将得到的干涉图样以图片的形式记录下来，目前有两种照相机可供选择，数码照相机和老式的胶片照相机，两种照相机各有优点，以保证图片的质量为前提，选择照相机。

2.1.1数码照相机

数码照相机分为卡片相机，单反相机等，是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等特点。在偏光显微镜中纤维成像时能很好的还原干涉条纹的色彩，很少由于人为的原因而偏色。但是数码相机成像比光学相机成像缺乏层次感，纤维成像时要求数码相机的像素至少在150万以上，因此相对传统照相而言成本较高[3]。

2.1.2胶片照相机

胶片照相机作为传统的照相机，虽然相对于数码相机不是那么简洁快速，但是其也有不可替代的优点，胶照相机是将被摄景物发射或反射的光线通过镜头在焦平面上形成物像。 胶片相机的影像是以化学方法记录在卤化银胶片上。传统相机的影像必须在暗房里冲洗，要想进行处理必须通过扫描仪，而扫描后得到的图像质量必然会受到扫描仪精度的影响。

2.2拍摄操作过程

2.2.1调焦

偏光显微镜照相时，一般选用传统照相机，其过程是将目镜观察到的图像透射到感光片上使其感光，从而记录观察到的图片特征。在此要重点强调的是，通过显微镜的目镜看到的物像清晰点与相片记录的清晰点是两个不同的点，在调焦时，要通过相机的取景器观察调焦而不是显微镜的目镜。

图1 偏光显微镜

2.2.2曝光

（1）由偏光显微镜得到是彩色的干涉条纹，为了使得到的条纹更有立体感，层次感，一般采用的是传统相机和彩色胶片，根据感光胶片的感光原理，在不能确定曝光指数时，彩色负性感光胶片的曝光度稍微过量，彩色反转感光片曝光指数稍微不足，这样是确保影像层次丰富， 色彩饱和度达到理想状态。

偏光显微镜的光源一般选用碘乌灯，色温大约为3000k左右，所采用的胶片为灯光型胶片。偏光显微镜照相所得到的的图像彩色部分是鉴别纤维的重要部分，因此，不能产生色偏，要求合理搭配光源的种类和感光胶片，同时控制合理的曝光度，达到理想状态的色彩饱和度[4]。

3.、实验操作

制样并观察 将实验用的的纺织品纤维制成2×2×1mm3的纤维薄片若干份，用少量蒸馏水浸泡润湿两分钟，分别标以数字序号，按顺序将纤维薄片放在载玻片上，滴碘-氯化锌染色剂，盖上载玻片，放在偏光显微镜的载物台上，调节偏光显微镜的目镜和物镜，以及调焦旋钮，直到出现清晰的彩色干涉条纹。

拍照对比 由于本实验的相机为传统相机，因此胶片为彩色反转胶片，因此在拍照过程中注意调整最佳曝光时间，一般是8秒左右，经冲洗，得到干涉图样照片，将得到的干涉图样与已知图样进行对比，从而确定纤维的组成。如图所示为偏光显微镜下纤维的干涉图样[5].

由于偏振光是的单一方向的光，改变偏振光的方向，得到的干涉图样的颜色和强度都会改变，因此，如果发现得到的干涉图样与已知对比图样只存在色彩差别，可尝试着改变偏振光的方向，多次观察。在对比过程中，要抓住纤维干涉图样的固有特征进行观察，以便提高效率和准确度[6]。

4. 、总结

偏光显微镜照相法是一种高效，准确，经济的纺织品检测法，尤其是确定纺织品的成分，种类，产地等特别适用，但同时，这种方法要求对仪器有较强的操作能力，因此需要专业的人来操作，制样，调焦，拍照，每一步都影响着干涉图样的质量，以及对比过程，从而决定了实验的准确度。燃烧法，物理检测法只能最纺织品做初步的检测，而更准确的判定，则需要偏光显微镜照相法。

参考文献：

[1]张晓莉，刘崇华，冼燕萍等.液相色谱-串联质谱法测定纺织品中7种全氟有机物，分析测试学报[J].2010，29（12）：1182-1185

[2]陈海相，汪澜，陈文兴等.高效液相色谱法测定纺织品中的游离甲醛[J].纺织学报，2004，25（5）：21-23