金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用解析

金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用解析

金相顯微鏡主要用于鑒定和分析金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織，它是金屬學(xué)研究金相的重要儀器，是工業(yè)部門鑒定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備，該儀器配用攝像裝置，可攝取金相圖譜，并對(duì)圖譜進(jìn)行測(cè)量分析，對(duì)圖象進(jìn)行編輯、輸出、存儲(chǔ)、管理等功能。

金相顯微鏡是將光學(xué)顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)完美地結(jié)合在一起而開(kāi)發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品，可以在計(jì)算機(jī)上很方便地觀察金相圖像，從而對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析，評(píng)級(jí)等以及對(duì)圖片進(jìn)行輸出、打印。眾所周知，合金的成分、熱處理工藝、冷熱加工工藝直接影響金屬材料的內(nèi)部組織、結(jié)構(gòu)的變化，從而使機(jī)件的機(jī)械性能發(fā)生變化。因此用金相顯微鏡來(lái)觀察檢驗(yàn)分析金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要手段。

金相顯微鏡主要由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、附件裝置（包括攝影或其它如顯微硬度等裝置）組成。

根據(jù)金屬樣品表面上不同組織組成物的光反射特征，用顯微鏡在可見(jiàn)光范圍內(nèi)對(duì)這些組織組成物進(jìn)行光學(xué)研究并定性和定量描述。包括試樣的制備、拋光和腐刻等技術(shù)移植到鋼鐵研究，發(fā)展了金相技術(shù)，后來(lái)還拍出一批低放大倍數(shù)的和其他組織的金相照片。光學(xué)金相顯微術(shù)日臻完善，并普遍推廣使用于金屬和合金的微觀分析，迄今仍然是金屬學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)基本技術(shù)。

金相顯微鏡是用可見(jiàn)光作為照明源的一種顯微鏡。分立式和臥式, [光學(xué)顯微鏡 a 立式顯微鏡 b 臥式顯微鏡]。它們都包括光學(xué)放大、照明和機(jī)械三個(gè)系統(tǒng)。

放大系統(tǒng)是影響顯微鏡用途和質(zhì)量的關(guān)鍵。主要由物鏡和目鏡組成。

顯微鏡的放大率為：

M顯=L/f物×250/f目=M顯×M目式中[m1] M顯——表示顯微鏡放大率；[m2] M物、[m3]M目和[f2]f物、[f1]f目分別表示物鏡和目鏡的放大率和焦距；L為光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度；250為明視距離。長(zhǎng)度單位皆為mm。

分辨率和象差透鏡的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量顯微鏡質(zhì)量的重要標(biāo)志。在金相技術(shù)中分辨率指的是物鏡對(duì)目的物的優(yōu)等小分辨距離。由于光的衍射現(xiàn)象，物鏡的優(yōu)等小分辨距離是有限的。德國(guó)人阿貝（Abb）對(duì)優(yōu)等小分辨距離（）提出了以下公式

d=λ/2nsinφ式中[kg2][kg2]為光源波長(zhǎng)； n為樣品和物鏡間介質(zhì)的折射系數(shù)（空氣;=1；松節(jié)油：=1.5）；φ為物鏡的孔徑角之半。

從上式可知，分辨率隨著和的增加而提高。由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)[kg2][kg2]在4000～7000之間。在[kg2][kg2]角接近于90的優(yōu)等有利的情況下，分辨距離也不會(huì)比[kg2]0.2m[kg2]更高。因此，小于[kg2]0.2m[kg2]的顯微組織，必須借助于電子顯微鏡來(lái)觀察（見(jiàn)）,而尺度介于[kg2]0.2～500m[kg2]之間的組織形貌、分布、晶粒度的變化，以及滑移帶的厚度和間隔等，都可以用光學(xué)顯微鏡觀察。這對(duì)于分析合金性能、了解冶金過(guò)程、進(jìn)行冶金產(chǎn)品質(zhì)量控制及零部件失效分析等，都有重要作用。

象差的校正程度，也是影響成象質(zhì)量的重要因素。在低倍情況下，象差主要通過(guò)物鏡進(jìn)行校正，在高倍情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正。透鏡的象差主要有七種，其中對(duì)單色光的五種是球面象差、彗星象差、象散性、象場(chǎng)彎曲和畸變。對(duì)復(fù)色光有縱向色差和橫向色差兩種。早期的顯微鏡主要著眼于色差和部分球面象差的校正，根據(jù)校正的程度而有消色差和復(fù)消色差物鏡。近期的金相顯微鏡，對(duì)象場(chǎng)彎曲和畸變等象差，也給予了足夠的重視。物鏡和目鏡經(jīng)過(guò)這些象差校正后，不僅圖象清晰，并可在較大的范圍內(nèi)保持其平面性，這對(duì)金相顯微照相尤為重要。因而現(xiàn)已廣泛采用平場(chǎng)消色差物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡以及廣視場(chǎng)目鏡等。上述象差校正程度，都分別以鏡頭類型的形式標(biāo)志在物鏡和目鏡上。

光源優(yōu)等早的金相顯微鏡，采用一般的白熾燈泡照明，以后為了提高亮度及照明效果，出現(xiàn)了低壓鎢絲燈、碳弧燈、氙燈、鹵素?zé)簟⑺y燈等。有些特殊性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈、燈能發(fā)出單色光。

照明方式金相顯微鏡與生物顯微鏡不同，它不是用透射光,而是采用反射光成像,因而必須有一套特殊的附加照明系統(tǒng)，也就是垂直照明裝置。1872年蘭（V.vonLang）創(chuàng)造出這種裝置,并制成了第一臺(tái)金相顯微鏡。原始的金相顯微鏡只有明場(chǎng)照明，以后發(fā)展用斜光照明以提高某些組織的襯度。

日常維護(hù)、保養(yǎng)及注意事項(xiàng)

　　為保證系統(tǒng)的使用壽命及可靠性，注意以下事項(xiàng)：

　　1.試驗(yàn)室應(yīng)具備三防條件：防震（遠(yuǎn)離震源）、防潮（使用空調(diào)、干燥器）、防塵（地面鋪上地板）；電源：220V+-10%,50HZ溫度：0度-40度。

　　2.調(diào)焦時(shí)注意不要使物鏡碰到試樣，以免劃傷物鏡。

　　3.當(dāng)載物臺(tái)墊片圓孔中心的位置遠(yuǎn)離物鏡中心位置時(shí)不要切換物鏡，以免劃傷物鏡。

　　4.亮度調(diào)整切忌忽大忽小，也不要過(guò)亮，影響燈泡的使用壽命，同時(shí)也有損視力。

　　5.所有（功能）切換，動(dòng)作要輕，要到位。

　　6.關(guān)機(jī)時(shí)要將亮度調(diào)到優(yōu)等小。

　　7.非專業(yè)人員不要調(diào)整照明系統(tǒng)（燈絲位置燈），以免影響成像質(zhì)量。

　　8.更換鹵素?zé)魰r(shí)要注意高溫，以免灼傷；注意不要用手直接接觸鹵素?zé)舻牟Ａw。

　　9.關(guān)機(jī)不使用時(shí)，將物鏡通過(guò)調(diào)焦機(jī)構(gòu)調(diào)整到優(yōu)等低狀態(tài)。

　　10.關(guān)機(jī)不使用時(shí)，不要立即該蓋防塵罩，待冷卻后再蓋，注意防火。

　　11.不經(jīng)常使用的光學(xué)部件放置于干燥皿內(nèi)。

　　12.非專業(yè)人員不要嘗試擦物鏡及其它光學(xué)部件。目鏡可以用脫脂棉簽蘸1:1比例（混合液體甩干后擦拭，不要用其他液體，以免損傷目鏡。