偏光顯微鏡是一種精密的光學(xué)儀器?它運(yùn)用偏振光的原理來(lái)觀察和分析樣品的光學(xué)特性。相較于傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡?偏光顯微鏡通過(guò)偏振器和分析器的協(xié)同作用?可以精確地調(diào)控光的振動(dòng)方向?從而揭示出樣品的各種偏振光現(xiàn)象?其核心組成部分包括光源?偏振器?樣品臺(tái)（冷熱臺(tái)）?偏光片和分析器等關(guān)鍵部件?

通過(guò)精細(xì)地調(diào)整偏振器與分析器之間的角度?并配合偏光片的旋轉(zhuǎn)?研究者可以深入了解樣品中的偏振光現(xiàn)象?例如雙折射?偏振色和偏振光消光等。這些現(xiàn)象為研究者提供了關(guān)于樣品結(jié)構(gòu)?晶體學(xué)性質(zhì)以及應(yīng)力狀態(tài)等重要信息[1]?具體表面在：

1. 晶體學(xué)特性：通過(guò)觀察樣品的各向異性?可以精確地解析其晶體結(jié)構(gòu)?方位和形態(tài)等核心信息?

2. 雙折射現(xiàn)象：當(dāng)樣品展現(xiàn)出雙折射現(xiàn)象時(shí)?偏光顯微鏡能夠精確地捕捉到這一現(xiàn)象?并推導(dǎo)出材料的性質(zhì)?

3. 晶體顆粒大小和分布：通過(guò)對(duì)樣品中晶體的大小?形狀及分布情況的細(xì)致觀察?可以全面了解材料的結(jié)晶度和顆粒分布狀態(tài)?

4. 應(yīng)力分析：偏光顯微鏡能夠精確觀察到材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)?包括應(yīng)力分布和應(yīng)力集中等關(guān)鍵信息?

5. 材料成分和組織：偏光顯微鏡能夠清晰地揭示材料的成分和組織結(jié)構(gòu)?從而深入了解樣品的組成和性質(zhì)?

顯微鏡冷熱臺(tái)在低溫或變溫條件下進(jìn)行偏光顯微鏡測(cè)試具有多重優(yōu)勢(shì)[2]：

（1）有助于觀察材料在不同溫度下的性質(zhì)變化。溫度是影響材料性質(zhì)的重要因素之一?通過(guò)在這些條件下進(jìn)行測(cè)試?可以觀察到材料在結(jié)構(gòu)?形態(tài)?晶體學(xué)特性等方面的變化?進(jìn)而了解其溫度響應(yīng)行為?

（2）低溫或變溫偏光顯微鏡測(cè)試對(duì)于研究材料的相變行為具有重要意義?許多材料在溫度變化時(shí)會(huì)發(fā)生相變?如固態(tài)相變?液態(tài)相變等。通過(guò)測(cè)試?可以觀察相變時(shí)的晶體結(jié)構(gòu)變化?相界移動(dòng)等現(xiàn)象?為研究材料的相變行為提供重要依據(jù)?

（3）低溫或變溫條件還可能揭示新材料的特殊性質(zhì)?在這些條件下?一些材料可能會(huì)呈現(xiàn)出新的性質(zhì)或現(xiàn)象?通過(guò)偏光顯微鏡測(cè)試?可以發(fā)現(xiàn)并研究這些新材料的特殊性質(zhì)?為材料科學(xué)的發(fā)展提供新的見(jiàn)解和可能性。

綜上所述?低溫或變溫偏光顯微鏡測(cè)試對(duì)于材料科學(xué)?生命科學(xué)?地質(zhì)學(xué)?納米科學(xué)與納米技術(shù)?電子學(xué)以及半導(dǎo)體等多個(gè)領(lǐng)域的研究具有不可或缺的價(jià)值?

以鋅離子電池在低溫環(huán)境下的研究為例?隨著可再生能源和電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展?鋅離子電池因其高能量密度?低成本和環(huán)保性而備受關(guān)注?然而?傳統(tǒng)水系電解質(zhì)在低溫下易結(jié)冰?限制了鋅離子電池的應(yīng)用范圍。因此?開(kāi)發(fā)低溫穩(wěn)定工作的電解質(zhì)成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)?

Sun等[3]人運(yùn)用偏光顯微鏡對(duì)一種新型低溫水系電解質(zhì)進(jìn)行了深入研究?該電解質(zhì)由3.5 M Mg(ClO4)2和1 M Zn(ClO4)2組成的深共熔溶劑?通過(guò)引入氧配體Mg2+和氫配體ClO4??顯著降低了水分子中氫鍵的比例?實(shí)現(xiàn)了超低的固化點(diǎn)-121 °C。在這一過(guò)程中?偏光顯微鏡發(fā)揮了關(guān)鍵作用?科研團(tuán)隊(duì)利用偏光顯微鏡觀察了電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)?發(fā)現(xiàn)其在低溫下仍能保持較好的流動(dòng)性?有利于離子的快速傳輸?

同時(shí)?通過(guò)偏光顯微鏡觀察電解質(zhì)中離子的運(yùn)動(dòng)軌跡?發(fā)現(xiàn)該電解質(zhì)在-70 °C下仍能保持較高的離子電導(dǎo)率和低粘度?這對(duì)于提升鋅離子電池在低溫下的性能至關(guān)重要?如圖1所示。結(jié)合其他電化學(xué)測(cè)試手段?科研團(tuán)隊(duì)全面評(píng)估了使用該電解質(zhì)的鋅離子電池在低溫下的性能?結(jié)果表明?該電池在低溫下仍能保持較高的能量密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性?這一案例充分展示了偏光顯微鏡在材料科學(xué)和能源領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值?

圖1 偏振光（PL）和非偏振光顯微鏡對(duì)0M和3.5 M電解質(zhì)的觀察

為實(shí)現(xiàn)低溫/變溫場(chǎng)景的測(cè)試?通過(guò)顯微冷熱臺(tái)（HCS-1L）和偏光顯微鏡的光路匹配設(shè)計(jì)?保持原有光學(xué)測(cè)試的完整性?又實(shí)現(xiàn)樣品在78-600K的可控范圍內(nèi)?光谷薄膜可提供全套偏光顯微鏡冷熱臺(tái)解決方案?

冷熱臺(tái)（HCS-1L）是能夠提供很好的溫度梯度和高穩(wěn)定性的溫度場(chǎng)?具有78--800K的寬溫度范圍?0.1K的高精度控溫等特性?并可以為客戶(hù)設(shè)計(jì)定制化樣品臺(tái)?匹配客戶(hù)檢測(cè)設(shè)備?可實(shí)現(xiàn)在低溫下或變溫下電學(xué)?磁學(xué)?電磁學(xué)?光學(xué)?光電學(xué)?熱力學(xué)?力學(xué)?聲學(xué)等性能測(cè)試?