陽光和幾乎所有其他形式的自然或人造照明都會(huì)產(chǎn)生光波，其電場(chǎng)矢量在垂直于光傳播方向（即輻射方向）的所有平面上振動(dòng)。 如果電場(chǎng)矢量穿過將光束過濾并限制在單個(gè)平面上的特殊材料，則該光被稱為相對(duì)于傳播方向的平面偏振或線偏振。 所有在某個(gè)平面上振動(dòng)的光稱為平面平行光或平面偏振光（平面或平面）。
人眼無法區(qū)分隨機(jī)定向光和偏振光，只能通過強(qiáng)度或顏色效果來檢測(cè)平面偏振光。 例如，偏光太陽鏡可以減少照射到眼睛的陽光強(qiáng)度。 事實(shí)上，人類無法區(qū)分從偏光顯微鏡獲得的高對(duì)比度真實(shí)圖像和使用非偏振光數(shù)字捕獲并投影到屏幕上的同一樣本的相同圖像。 偏振光的基本原理如上圖所示。 非偏振光束入射到兩個(gè)線性偏振器上。 電場(chǎng)矢量被描述為入射光以正弦波的形式向各個(gè)方向振動(dòng)（360°；圖中僅使用了6個(gè)波，以60°的間隔表示）。 事實(shí)上，入射光的電場(chǎng)矢量在垂直于傳播方向的平面中振動(dòng)，并且在到達(dá)第一偏振器之前它們均勻地分布在每個(gè)平面中。 通過第一個(gè)偏振器后，僅留下垂直偏振波。 垂直偏振波不能穿過水平偏振器。 兩個(gè)相互垂直的偏振片稱為正交偏振片（光）。 如下圖所示，交叉偏振光下光線無法通過（中圖）。
2.偏光顯微鏡
偏光顯微鏡（光、PLM）的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。 它在普通顯微鏡的基礎(chǔ)上增加了上下兩塊偏光板（）。 偏振器實(shí)際上是具有沿單一方向排列的長鏈聚合物分子的濾光片。 與排列的聚合物分子在同一平面上振動(dòng)的入射光被吸收，并且與聚合物平面成直角振動(dòng)的光穿過第一偏振濾光器。 第一偏振器的偏振方向垂直于入射光并且只能通過垂直矢量電場(chǎng)的波。 穿過第一偏振器的波隨后被第二偏振器阻擋，因?yàn)樵撈衿飨鄬?duì)于電場(chǎng)矢量的方向水平定向。 如上所述，使用兩個(gè)相互垂直的偏振器的想法通常稱為正交偏振，這是偏振光顯微鏡的基礎(chǔ)。 在偏光顯微鏡中，有兩個(gè)偏光裝置——偏光鏡——上偏光鏡和下偏光鏡。 這兩個(gè)偏振片允許通過的偏振光的振動(dòng)方向彼此垂直。 當(dāng)自然光穿過下偏光片時(shí)，會(huì)留下與下偏光片允許的方向一致的偏振光。 然而，這種偏振光無法穿過與其正交的上偏振片，因此我們會(huì)在視野中看到全黑的場(chǎng)景。 如果我們?cè)谏舷缕馄蟹胖卯愘|(zhì)晶體，那么通過下偏光片的偏振光穿過晶體時(shí)，其偏振方向會(huì)受到晶體光學(xué)取向一定角度的影響。 偏轉(zhuǎn)。 因此，當(dāng)偏振光到達(dá)上偏光片時(shí)，不會(huì)垂直于偏光片的方向，因此一定量的光線會(huì)穿過上偏光片，讓我們?cè)谝曇皟?nèi)看到明亮的光線（如圖上圖中）三種情況，如果在正交的1和2之間添加3，則部分光線可以通過）。 如果我們將上偏光片旋轉(zhuǎn)一定角度，使其與透過樣品的偏振光垂直偏光顯微鏡的結(jié)構(gòu)，視場(chǎng)就會(huì)恢復(fù)黑暗，這就是所謂的“消光”。 上偏光片旋轉(zhuǎn)的角度稱為“消光角”。 由于均質(zhì)晶體不會(huì)引起偏振光的偏轉(zhuǎn)，因此當(dāng)上下偏振光相互垂直時(shí)，它就會(huì)熄滅。 非晶態(tài)樣品也是各向同性的，因此不會(huì)引起偏振光的偏轉(zhuǎn)。 當(dāng)兩個(gè)偏光鏡相互垂直時(shí)，視野是暗的。
3. 申請(qǐng)
偏光顯微鏡首先是顯微鏡，因此它可以用來觀察樣品的形態(tài)（晶體）。 下圖為幾種常見的晶體形態(tài)，包括針狀、片狀、塊狀等。不同的晶體形態(tài)可能有不同的物理性質(zhì)，如流動(dòng)性、溶出度、機(jī)械性能等。對(duì)于醫(yī)藥原料藥，塊狀或棒狀通常優(yōu)選晶體。 具有這種形貌的晶體具有更好的流動(dòng)性和機(jī)械性能，適合配方工藝開發(fā)。 對(duì)于片狀和針狀晶體，過濾可能會(huì)更困難。 如果樣品顆粒非常小，也可能存在過濾問題。 雖然晶體形態(tài)和晶型之間沒有必然聯(lián)系，但對(duì)于特定的化合物，在對(duì)其晶型進(jìn)行深入研究后，或許可以通過顯微鏡快速確定其晶型。 例如，晶型A為針狀，而晶型B為片狀。 無需XRPD測(cè)試，通過顯微鏡即可快速確定晶型。
此外，偏光顯微鏡可用于快速區(qū)分結(jié)晶和非晶樣品。 由于晶體樣品具有雙折射，而非晶樣品則沒有，因此 PLM 存在差異。 如下圖所示，第一張圖中的樣品是非晶態(tài)的。 樣品都是透明的并且沒有雙折射。 第二張圖像顯示雙折射，樣品是片狀晶體。 需要注意的是，當(dāng)樣品顆粒較大時(shí)，一般較容易區(qū)分，但當(dāng)樣品顆粒較小時(shí)，則難以區(qū)分，仍需要XRPD進(jìn)行檢測(cè)分析。 有時(shí)在PLM上觀察到微弱的亮點(diǎn)，但XRPD測(cè)試顯示無定形，這可能是因?yàn)閄RPD有一定的檢測(cè)限。
偏光顯微鏡還可以配備熱臺(tái)來觀察樣品狀態(tài)隨溫度的變化。 這種顯微鏡稱為熱臺(tái)顯微鏡（HSM）。 當(dāng)然，如果熱臺(tái)顯微鏡配備冷卻裝置，也可以在低溫下觀察樣品。 下圖是常見熱臺(tái)顯微鏡的照片。 顯微鏡左側(cè)是溫度控制裝置。 顯微鏡物鏡下方是熱臺(tái)。 熱臺(tái)中間有一個(gè)小孔，供光源穿過熱臺(tái)照射樣品。
對(duì)于溶劑化物或水合物，加熱過程中的去溶劑化或脫水常常伴隨著假多晶型樣品的非晶化。 可以觀察到雙折射消失并且晶體邊緣變圓。 所有不同的結(jié)晶形式（非溶劑化形式或溶劑化物）都可以熔化而不會(huì)發(fā)生相變。 熔融產(chǎn)物可以是穩(wěn)定的無定形或重結(jié)晶成另一種結(jié)晶形式。 如下圖所示，晶體在115.5℃開始熔化，在125℃完全熔化。 隨著溫度升高，熔化的產(chǎn)物重結(jié)晶，形成新的晶型。 最終偏光顯微鏡的結(jié)構(gòu)，新的晶體形式也會(huì)熔化并完全變成液體。 熱臺(tái)顯微鏡可以與DSC很好地結(jié)合進(jìn)行相變分析。 例如，DSC上的吸熱峰可能是熔化或去溶劑化。 如果溫度不是很高，峰不是很尖銳（焓值很低），可能無法通過DSC直接判斷是熔融過程還是脫溶劑過程。 。 結(jié)合熱臺(tái)顯微鏡，可以非常直觀地進(jìn)行判斷。
