偏光顯微鏡和偏光在日常生活中的應(yīng)用

      偏光原理

      簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，自然光是橫向波，振動(dòng)的方向是所有方向。 在燈前放一個(gè)光柵。 該光柵僅允許沿特定方向振動(dòng)的光通過(guò)。 然后，穿過(guò)光柵的光是偏振光。

      偏光顯微鏡是一種用于研究所謂的透明和不透明各向異性材料的顯微鏡。 在偏光顯微鏡下可以清楚地區(qū)分具有雙折射的物質(zhì)。 當(dāng)然，這些物質(zhì)也可以通過(guò)染色來(lái)觀察，但是有些是不可能的，必須使用偏光顯微鏡。 偏振顯微鏡是利用光的偏振特性研究和識(shí)別具有雙折射的材料的必不可少的工具。 大多數(shù)用戶可以將其用于單偏振光觀察，正交偏振光觀察和錐光觀察。

      顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域：

      1.地質(zhì)分析：如礦物和晶體的分析。

      2.生物領(lǐng)域：在活生物體中，不同的纖維蛋白結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的各向異性，可以通過(guò)使用偏光顯微鏡獲得這些纖維中分子的詳細(xì)排列。 如膠原蛋白，細(xì)胞分裂過(guò)程中的紡紗等。

      3.鑒定各種生物和非生物材料：例如淀粉特性鑒定，藥物成分鑒定，纖維，液晶，DNA晶體等。

      4.醫(yī)學(xué)分析：如結(jié)石，尿酸結(jié)晶的檢測(cè)，關(guān)節(jié)炎等

      5.偏光在車燈的應(yīng)用

      當(dāng)汽車在夜間在道路上行駛并與對(duì)面的車輛相遇時(shí)，為了避免兩側(cè)的車燈眩目，駕駛員會(huì)關(guān)閉大燈，僅打開小燈，并減慢速度 避免發(fā)生意外。 如果駕駛室的前窗玻璃和大燈的玻璃蓋都裝有偏光板，并且它們的偏光方向都在同一方向上，并且與水平面成45度角，那么駕駛員只能看到他的 汽車從前窗射出的燈光，而不是對(duì)面照明的燈光，因此，當(dāng)汽車在夜間行駛時(shí)，既不熄燈也不減速，可以確保安全行駛。

光，傳遞文明，照亮世界！通過(guò)幾代科學(xué)家的不懈努力，我們不僅認(rèn)識(shí)到光本身的性質(zhì)，并且通過(guò)不同波長(zhǎng)的光開辟了不同的實(shí)際應(yīng)用。

今天，就一起領(lǐng)略光在機(jī)器視覺(jué)中的廣泛應(yīng)用吧~

其實(shí)光是一種電磁波，其振幅、頻率，相位等物理特性都包含了信息，而電磁波的頻率范圍從1赫茲以下到1025赫茲以上，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是幾千公里到原子核的幾分之一。

頻率范圍（電磁頻譜）根據(jù)波長(zhǎng)分為不同的頻段，每個(gè)頻段內(nèi)的電磁波用不同的名稱稱呼。每段波長(zhǎng)還具有不同的特征，例如它們的產(chǎn)生方式，它們與物質(zhì)的相互作用方式，以及對(duì)我們而言最重要的是它們的實(shí)際應(yīng)用。

▲頻譜，電磁頻譜的頻帶范圍從低端的X射線（最短的波長(zhǎng)）到高端的遠(yuǎn)程紅外（最長(zhǎng)的波長(zhǎng)）。

X射線

X射線是頻譜中最小的最左邊的一段，在0.01-10nm之間。X射線光穿過(guò)物體并根據(jù)物體密度被吸收，我們可以通過(guò)測(cè)量吸收率來(lái)查看被測(cè)物的結(jié)構(gòu)。X射線有著能夠深入地穿透材料而不會(huì)破壞材料的這一特性，因而成為無(wú)損測(cè)試和檢測(cè)的理想之選。

在機(jī)器視覺(jué)中，我們將X射線與CMOS檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，可以做到在更低的X射線劑量下提供更優(yōu)質(zhì)的圖像。這樣可以實(shí)現(xiàn)更大的動(dòng)態(tài)范圍、更好的分辨率、更優(yōu)的對(duì)比度，并且為客戶提供更高的速度，更長(zhǎng)的使用壽命和更低的劑量。

▲在機(jī)器視覺(jué)中應(yīng)用X射線檢測(cè)精密結(jié)構(gòu)件。

紫外線

我們之所以能在部分光譜中看到某些事物而在其他光譜中看不到某些事物的原因之一，是因?yàn)椴煌牟牧暇哂胁煌墓庾V特性。在可見(jiàn)光或甚至在SWIR中看起來(lái)非常相似的材料在光譜的UV部分（10-400nm）中看起來(lái)可能非常不同。

眾所周知，某些類型和強(qiáng)度的紫外線會(huì)導(dǎo)致曬傷。而高功率的紫外線源還用于定位、識(shí)別血液、唾液等體液，在紫外燈光的照射下某些肉眼無(wú)法看到的事物也將清晰可見(jiàn)。

▲在紫外燈的照射下，人的雀斑也將更加明顯。

在機(jī)器視覺(jué)中，我們可以借助紫外線，看到不同金屬或塑料之間的對(duì)比，并且通過(guò)散射的特性，我們可以使用紫外線來(lái)檢測(cè)比常規(guī)光學(xué)成像所觀察到的缺陷或污染物小得多的缺陷或污染物。紫外線按波長(zhǎng)通常分為長(zhǎng)、中、短波三種：UVA（波長(zhǎng)：400～320nm），UVB（波長(zhǎng)：320～275nm），UVC（波長(zhǎng)：200～275nm）。

▲諸如昂貴的硅芯片掩模之類的關(guān)鍵組件可能需要更高能量的UV-C光進(jìn)行檢測(cè)，以確保不會(huì)遺漏任何東西。

可見(jiàn)光

可見(jiàn)光是可見(jiàn)的，其波長(zhǎng)在400-700nm之間。在機(jī)器視覺(jué)中，可見(jiàn)光的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，大多數(shù)的成像都在此范圍內(nèi)進(jìn)行。雖然我們也可以用眼睛看到可見(jiàn)光下的物體，但相機(jī)代替人眼做檢測(cè)是大勢(shì)所趨。

▲圖為凌云光參加2021VC上海展其中一套自主研發(fā)的基于深度學(xué)習(xí)的圖像分析軟件的視覺(jué)解決方案

近紅外光

近紅外是可見(jiàn)光與SWIR的過(guò)渡階段，其波長(zhǎng)在700-900nm之間。在機(jī)器視覺(jué)中，將可見(jiàn)光與SWIR相結(jié)合的方案應(yīng)用在傳感器和相機(jī)上，幫助識(shí)別不可見(jiàn)&可見(jiàn)的特征。近紅外還可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中，它可以檢測(cè)植物反射光的變化，這是植物健康的主要指標(biāo)。

▲應(yīng)用近紅外光的整套鉆石真假檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成圖，黑白相機(jī)通過(guò)采集被測(cè)物反射出的近紅外光線，來(lái)判斷被測(cè)物的是否是真鉆石。

短波紅外

短波紅外（SWIR）是在900到2500nm范圍內(nèi)的光。SWIR可以幫助我們區(qū)分顏色相似的物體，看到高溫的物體，甚至穿透某些材料。在機(jī)器視覺(jué)中，短波紅外可以幫助檢測(cè)并突出顯示某些難以用可見(jiàn)光和可見(jiàn)光相機(jī)區(qū)分的物體。

▲SWIR可以用于食品分選，通過(guò)食品中不同的水分含量將相同或相似顏色的物體進(jìn)行分類。例如對(duì)肉桂，咖啡豆，巖石和葡萄干進(jìn)行區(qū)分。

長(zhǎng)波紅外

長(zhǎng)波紅外（LWIR）的起始波長(zhǎng)約為5000nm，高可達(dá)40000nm。在此長(zhǎng)度下，該波受環(huán)境光的影響較小，并且大部分受熱量調(diào)制。當(dāng)我們將臉轉(zhuǎn)向太陽(yáng)時(shí)，正是LWIR使我們感到溫暖。在機(jī)器視覺(jué)中，LWIR對(duì)于熱成像（基于它們散發(fā)的熱量查看事物）和熱成像/放射成像（檢測(cè)對(duì)象中的特定溫度或溫度范圍）都非常有用。

▲左右圖分別顯示了兩個(gè)PCB組件：一個(gè)處于50度，一個(gè)處于41度。由于這些組件對(duì)熱敏感，因此我們可以通過(guò)LWIR檢測(cè)溫度來(lái)診斷其效率和可操作性。

凌云光：懂得&專業(yè)

光譜的不同波段揭示了不同的事物，而結(jié)合機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以幫助我們?cè)诔上駟?wèn)題中獲得更多的解決方案。

淀粉是高分子碳水化合物，是由葡萄糖分子聚合而成的多糖，分為直鏈淀粉和直鏈淀粉。一般淀粉呈白色或者類白色，不溶于乙醇、丙酮等溶劑，淀粉是以顆粒狀態(tài)存在于胚乳細(xì)胞中，不同來(lái)源的淀粉其形狀、大小各不相同。淀粉顆粒的形狀大致可分為圓形、橢圓形和多角形3種。一般水分高，蛋白質(zhì)含量少的植物淀粉顆粒較大，多呈圓形或橢圓形，如馬鈴薯淀粉;反之顆粒較小，呈多角形，如米淀粉。

檢驗(yàn)淀粉通常是用碘液染色來(lái)進(jìn)行檢測(cè)確定，但是這種方法比較麻煩，現(xiàn)在我們用明美偏光顯微鏡MP41，不用染色就可以確定是不是淀粉。明美偏光顯微鏡MP41將普通光變成偏振光進(jìn)行檢測(cè)觀察，在偏光鏡下，可以看到淀粉粒呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，稱為層紋，層紋是晶態(tài)的支鏈淀粉與非晶態(tài)的直鏈淀粉交替排列形成的結(jié)構(gòu)，淀粉粒正是從臍點(diǎn)開始，一層一層向外生長(zhǎng)的。在顯微鏡下鑒定淀粉粒的一個(gè)重要特征是消光，當(dāng)用偏光顯微鏡觀察淀粉粒時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些顆粒主體呈現(xiàn)白色，但是有一個(gè)十字形的黑色區(qū)域，稱為十字消光現(xiàn)象，消光十字在臍點(diǎn)處交匯。

來(lái)源：https://www.mshot.com/article/1365.html

淀粉是高分子碳水化合物，是由葡萄糖分子聚合而成的多糖，分為直鏈淀粉和直鏈淀粉。一般淀粉呈白色或者類白色，不溶于乙醇、丙酮等溶劑，淀粉是以顆粒狀態(tài)存在于胚乳細(xì)胞中，不同來(lái)源的淀粉其形狀、大小各不相同。淀粉顆粒的形狀大致可分為圓形、橢圓形和多角形3種。一般水分高，蛋白質(zhì)含量少的植物淀粉顆粒較大，多呈圓形或橢圓形，如馬鈴薯淀粉;反之顆粒較小，呈多角形，如米淀粉。

檢驗(yàn)淀粉通常是用碘液染色來(lái)進(jìn)行檢測(cè)確定，但是這種方法比較麻煩，現(xiàn)在我們用明美偏光顯微鏡MP41，不用染色就可以確定是不是淀粉。明美偏光顯微鏡MP41將普通光變成偏振光進(jìn)行檢測(cè)觀察，在偏光鏡下，可以看到淀粉粒呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，稱為層紋，層紋是晶態(tài)的支鏈淀粉與非晶態(tài)的直鏈淀粉交替排列形成的結(jié)構(gòu)，淀粉粒正是從臍點(diǎn)開始，一層一層向外生長(zhǎng)的。在顯微鏡下鑒定淀粉粒的一個(gè)重要特征是消光，當(dāng)用偏光顯微鏡觀察淀粉粒時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些顆粒主體呈現(xiàn)白色，但是有一個(gè)十字形的黑色區(qū)域，稱為十字消光現(xiàn)象，消光十字在臍點(diǎn)處交匯。

來(lái)源：https://www.mshot.com/article/1365.html

偏光顯微鏡+熱臺(tái)有何應(yīng)用？偏光顯微鏡是利用光的偏振特性對(duì)具有雙折射性物質(zhì)進(jìn)行研究鑒定的必備儀器。它在醫(yī)學(xué)上有廣泛的用途，如觀察齒、骨、頭發(fā)及活細(xì)胞等等的結(jié)晶內(nèi)含物，神經(jīng)纖維、動(dòng)物肌肉、植物纖維等的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，分析病變過(guò)程。 它也可以觀察無(wú)機(jī)化學(xué)中各種鹽類的結(jié)晶狀況。
      熱臺(tái)主要指一種用于對(duì)試樣施加溫度的精密儀器。并通過(guò)光學(xué)顯微鏡等其它儀器對(duì)樣品觀察或測(cè)試。用于顯微鏡下對(duì)樣品加熱的熱臺(tái)通稱為顯微鏡熱臺(tái)。
它是地質(zhì)、礦產(chǎn)、冶金、石油等部門和相關(guān)高校的高分子等專業(yè)最常用的專業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器。
      偏光顯微鏡+加上熱臺(tái)系統(tǒng)可供廣大用戶通過(guò)偏光來(lái)觀察物體在加熱狀態(tài)下的形變、色變及物體的三態(tài)轉(zhuǎn)化，也可以判斷熔點(diǎn)，溶劑化物，晶體與非晶等應(yīng)用......

廣州微域光學(xué)儀器有限公司供應(yīng)的熱臺(tái)偏光顯微鏡型號(hào)：MXP6000-X4-E3ISP20000KPA

參數(shù)配置：

實(shí)例拍攝

樣品室溫狀態(tài)

加熱融化過(guò)程

加熱過(guò)程中晶體逐漸析出

熔點(diǎn)態(tài)恒溫觀測(cè)

自動(dòng)計(jì)數(shù)

計(jì)數(shù)結(jié)果及excel導(dǎo)出