偏光顯微鏡是一種精密的光學儀器?它運用偏振光的原理來觀察和分析樣品的光學特性。相較于傳統(tǒng)的光學顯微鏡?偏光顯微鏡通過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（冷熱臺）?偏光片和分析器等關鍵部件?

通過精細地調(diào)整偏振器與分析器之間的角度?并配合偏光片的旋轉?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于樣品結構?晶體學性質(zhì)以及應力狀態(tài)等重要信息[1]?具體表面在：

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

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

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

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

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構?從而深入了解樣品的組成和性質(zhì)?

顯微鏡冷熱臺在低溫或變溫條件下進行偏光顯微鏡測試具有多重優(yōu)勢[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?通過在這些條件下進行測試?可以觀察到材料在結構?形態(tài)?晶體學特性等方面的變化?進而了解其溫度響應行為?

（2）低溫或變溫偏光顯微鏡測試對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會發(fā)生相變?如固態(tài)相變?液態(tài)相變等。通過測試?可以觀察相變時的晶體結構變化?相界移動等現(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?一些材料可能會呈現(xiàn)出新的性質(zhì)或現(xiàn)象?通過偏光顯微鏡測試?可以發(fā)現(xiàn)并研究這些新材料的特殊性質(zhì)?為材料科學的發(fā)展提供新的見解和可能性。

綜上所述?低溫或變溫偏光顯微鏡測試對于材料科學?生命科學?地質(zhì)學?納米科學與納米技術?電子學以及半導體等多個領域的研究具有不可或缺的價值?

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汽車的快速發(fā)展?鋅離子電池因其高能量密度?低成本和環(huán)保性而備受關注?然而?傳統(tǒng)水系電解質(zhì)在低溫下易結冰?限制了鋅離子電池的應用范圍。因此?開發(fā)低溫穩(wěn)定工作的電解質(zhì)成為當前的研究重點?

Sun等[3]人運用偏光顯微鏡對一種新型低溫水系電解質(zhì)進行了深入研究?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?實現(xiàn)了超低的固化點-121 °C。在這一過程中?偏光顯微鏡發(fā)揮了關鍵作用?科研團隊利用偏光顯微鏡觀察了電解質(zhì)的微觀結構?發(fā)現(xiàn)其在低溫下仍能保持較好的流動性?有利于離子的快速傳輸?

同時?通過偏光顯微鏡觀察電解質(zhì)中離子的運動軌跡?發(fā)現(xiàn)該電解質(zhì)在-70 °C下仍能保持較高的離子電導率和低粘度?這對于提升鋅離子電池在低溫下的性能至關重要?如圖1所示。結合其他電化學測試手段?科研團隊全面評估了使用該電解質(zhì)的鋅離子電池在低溫下的性能?結果表明?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和能源領域的重要應用價值?

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

為實現(xiàn)低溫/變溫場景的測試?通過顯微冷熱臺（HCS-1L）和偏光顯微鏡的光路匹配設計?保持原有光學測試的完整性?又實現(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解決方案?

冷熱臺（HCS-1L）是能夠提供很好的溫度梯度和高穩(wěn)定性的溫度場?具有78--800K的寬溫度范圍?0.1K的高精度控溫等特性?并可以為客戶設計定制化樣品臺?匹配客戶檢測設備?可實現(xiàn)在低溫下或變溫下電學?磁學?電磁學?光學?光電學?熱力學?力學?聲學等性能測試?