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*Z完整的金相顯微鏡原理應(yīng)用解析
閱讀：1745 發(fā)布時(shí)間：2015-8-21
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，研究金屬材料微觀組織的方法很多，如金相，X光，電鏡以及其它物理方法等。其中金相分析方法，是延用已久的測試方法。由于所用設(shè)備簡單，操作方便，直觀等優(yōu)點(diǎn)，特別是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型、多用途顯微鏡的出現(xiàn)，擴(kuò)大了顯微分析的應(yīng)用范圍。時(shí)至今日金相分析仍是科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中的重要測試方法之一。對于從事金屬學(xué)和熱處理的工作人員，必須熟悉掌握這一技能。
金相顯微鏡是研究金屬和合金顯微組織的基本工具之一，其工作原理如圖所示。顯微鏡是由兩組透鏡組成。對著物體AB的一組透鏡O1，叫做物鏡。對著眼睛的一組透鏡O2，叫做目鏡。物鏡O1的焦距f1很短，目鏡O2的焦距f2較長。根據(jù)透鏡的成像原理，物體AB在物鏡焦點(diǎn)F1以外少許，使所成的放大的倒立實(shí)像A1B1在目鏡的焦點(diǎn)F2之內(nèi)，因而用眼睛觀察時(shí)，則可得到A1B1再度放大的虛像A2B2。顯然，A2B2是由目鏡一端看到的原物體AB經(jīng)物鏡，目鏡兩次放大后的倒立虛像，位于250mm明視距離D處。所以，觀察到的像是經(jīng)物鏡和目鏡兩次放大。顯微鏡的放大倍率M應(yīng)為物鏡的放大倍率M物與目鏡的放大倍率M目的乘積。即式中f1為物鏡的焦距，f2為目鏡的焦距，L為顯微鏡的光學(xué)鏡筒長。
金相顯微鏡分為臺式、立式、臥式等，盡管顯微鏡的類型很多，但其構(gòu)造卻大同小異，它們都是由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)三部分組成。
（一）光學(xué)系統(tǒng)
光學(xué)系統(tǒng)主要有物鏡、目鏡、平面鏡、棱鏡、透鏡等。
1、 物鏡
物鏡是顯微鏡的主要部件，物鏡的質(zhì)量直接影響顯微鏡放大成像質(zhì)量。物鏡的質(zhì)量可用以下幾個方面的性質(zhì)衡量。即放大倍率、數(shù)值孔徑，鑒別率、垂直鑒別率（景深）等。有關(guān)放大倍率前面已經(jīng)介紹，這里不在重復(fù)。
數(shù)值孔徑
數(shù)值孔徑表征物鏡的聚光能力，數(shù)值孔徑大的物鏡，聚光能力強(qiáng)，從試樣上反射進(jìn)入物鏡的光線多，因而可提高物鏡的鑒別能力。數(shù)值孔徑的大小以數(shù)字表示，其數(shù)值為進(jìn)入物鏡的光線所張角的正弦與物鏡和試樣之間介紹的折射率的乘積。
（1）
式中是介質(zhì)的折射率，空氣的折射率為1，為光線所張角的半角。
由式（1）可知，可以提高及數(shù)值的兩條途徑，來提高物鏡的數(shù)值孔徑。提高值的方法是設(shè)計(jì)短焦距鏡頭，但是效果有限。改變物鏡與試樣之間的介質(zhì)，則可有效提高數(shù)值孔徑的數(shù)值。后一種方式在金相顯微鏡中的具體作法是應(yīng)用油鏡頭，即在物鏡和試樣之間的介質(zhì)是油，常用的是松柏油。
鑒別率
鑒別率是指物鏡對試樣上的微細(xì)組織的分辨能力。物鏡的鑒別率與物鏡的數(shù)值孔徑和光源波長。物鏡的鑒別率與物鏡的數(shù)值孔徑和光源波長有關(guān)。
（2）
式中，d——鑒別率；——入射光的波長；——物鏡的數(shù)值孔徑。
由上式可知，光的波長愈短，或數(shù)值孔徑愈大，d愈小，則物鏡的鑒別率愈高。
物鏡又以干式鏡頭與油鏡頭之分，油鏡頭標(biāo)記為Oil或油字樣。
物鏡放大倍率均刻在外殼上，如5X、10X等。有的物鏡還刻有焦距，如F＝8.16，F(xiàn)=2.7等，焦距越短，放大倍率愈大。
2、目鏡
目鏡是顯微鏡中的第二個透鏡組，它的作用是將物鏡放大的實(shí)像再放大一次。顯微分析時(shí)，在目鏡明視距離處形成一個清晰的虛像；當(dāng)顯微攝影時(shí)，在毛玻璃上所看到的象是實(shí)像。另外，補(bǔ)賞目鏡除起放大作用外，還能將物鏡造像過程中的殘余像差給予校正。
觀察用目鏡，一般在目鏡筒外殼刻有放大倍率。目鏡的放大倍率有4×、7×、10×、15×、20×等。
顯微鏡常用的目鏡有：福根目鏡（負(fù)型）、補(bǔ)償目鏡、雷斯登目鏡（正型）、測微目鏡、放大型目鏡等。
測微目鏡的構(gòu)造與一般目鏡相同，僅是正目鏡的光欄處加入了一個帶有刻度的玻璃片。根據(jù)測量目的可將刻度設(shè)計(jì)為直線，十字交叉線，方形網(wǎng)格，同心圓或其它圖形。
在進(jìn)行定量分析時(shí)，必須首先確定在所使用的放大倍率下，目鏡測微尺上每一刻度的實(shí)際長度。其方法是把物鏡測微尺（亦稱顯微尺）放在載物臺上，顯微尺是將1毫米長度等分為100格，故每一小格為0.01毫米。當(dāng)顯微尺聚焦后與目鏡測微尺某一段刻度相重合并進(jìn)行比較。目鏡測微尺的每一刻度值可按照下式求出。
例如，顯微尺的15個格與目鏡測微尺的10個刻度相重合，則目鏡測微尺每一刻度的實(shí)際長度
（二）顯微鏡的照明系統(tǒng)
金相顯微鏡必須依靠光源照明方可進(jìn)行工作。顯微鏡常用的光源有低壓鎢絲燈泡，碳弧燈、鹵素?zé)艏半療舻取?/div>
低壓鎢絲燈泡
低壓鎢絲燈泡是金相顯微鏡應(yīng)用zui多的一種光源。適于用臺式、立式小型顯微鏡。工作電壓為6——8V,功率15——30W。 色溫為2800℃。
碳弧燈
碳弧燈常用做大型金相顯微鏡的光源。亮度*，適用于攝影，偏振光研究及暗場金相組織觀察等。碳弧燈是兩根通電的碳棒產(chǎn)生電弧的一種強(qiáng)光源。碳弧燈色溫為4000℃——5000℃。
鹵素?zé)?/div>
鹵素?zé)羰擎u絲燈的改進(jìn)，它是在裝有鎢絲的石英玻璃內(nèi)充入一定量的溴化物或碘化物，因而提高了燈泡的效率及壽命。工作電壓為12V，功率為50——100W，其燈絲發(fā)光部分近似點(diǎn)狀，色溫為3000℃。
氙燈
氙燈是一種充有高壓純度氙氣的弧光放電燈，其特點(diǎn)是光強(qiáng)高，體積小，經(jīng)很短時(shí)間加熱后，光的輸出很穩(wěn)定，輻射出從紫外線到紅外線的連續(xù)光譜，可見區(qū)光近于日光，色溫6000℃，使用壽命一般為300——1000小時(shí)，此光源適用于偏振光、暗場、相襯及顯微攝影照明用。
濾光片
濾光片是由不同顏色光學(xué)玻璃所制成的透明薄片，有黃色、綠色、藍(lán)色、紅色及灰色等。它的作用是把金相顯微鏡光源所發(fā)出的白光中適合需要的顏色（或波長）的光線通過，以滿足顯微鏡工作時(shí)照明的要求，而且還可提高鑒別率，增加相的襯度。若用消色差物鏡配合綠色濾光片還可消除殘余色差。
光欄的作用
光欄的作用在于提高影像的質(zhì)量。金相顯微鏡的光程中有兩個光欄，即孔徑光欄及視域光欄。它們的結(jié)構(gòu)相同，都是可變的，即能張開或縮小。
孔徑光欄（亦稱光圈）
孔徑光欄是調(diào)節(jié)光源進(jìn)入物鏡光束粗細(xì)用的，通過可變光欄使其張大或縮小。縮小光欄時(shí)，進(jìn)入物鏡的光束變細(xì)，從而可提高映像的質(zhì)量，但孔徑光欄不能過小，以免使物鏡的鑒別率降低以及產(chǎn)生光的干涉而致使物體形成浮雕或變形雙影。
視域光欄
視域光欄又稱視野光欄，調(diào)節(jié)光欄可改變觀察視域大??；提高映像的襯度。
（三）機(jī)械系統(tǒng)
顯微鏡的種類很多，類型不同，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也有區(qū)別。機(jī)械系統(tǒng)的主要作用是，將顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)聯(lián)接成一體，發(fā)揮照明系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)有作用。
顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)由鏡座、鏡架、鏡筒、載物臺以及調(diào)節(jié)裝置（粗調(diào)、微調(diào)）等組成。
（四）照相裝置
金相顯微鏡都有的照相裝置，它是由暗箱、投影、暗盒和快門組成。
四、MR5000金相顯微鏡的使用
（1）首先將顯微鏡的光源插在變壓器上，通過低壓（6——8V）變壓器接通電源。
（2）根據(jù)使用的放大倍率，選用所需的物鏡和目鏡，分別安裝在物鏡座及目鏡筒內(nèi)，在裝卸物鏡時(shí)，必須將載物臺升起，以免碰撞透鏡。
（3）調(diào)節(jié)載物臺使之對準(zhǔn)物鏡中心。然后把試樣放在載物臺上，并用彈簧片壓緊。
（4）聚焦時(shí)，首先轉(zhuǎn)動粗調(diào)機(jī)構(gòu)，使物鏡盡量接近試樣，然后邊從目鏡中觀察，邊緩慢旋轉(zhuǎn)粗調(diào)螺釘，在視域中逐漸觀察到物象的輪廓后，便可改用微調(diào)手輪調(diào)焦，直至映像*清晰為止。
調(diào)焦時(shí)，載物臺的移動應(yīng)小于進(jìn)行，謹(jǐn)防前透射與試樣表面可能發(fā)生的碰撞。
（5）適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)孔徑光欄和視野光欄，以獲得*映像。
（6）使用油浸系物鏡，要用潔凈的木簽蘸一滴松柏油滴入物鏡的前透鏡上，此時(shí)，要避免木簽碰壓透鏡及不宜用過多的油，否則會弄傷或弄臟透鏡。另外，也可將松柏油直接滴在試樣上。油鏡頭用后，應(yīng)立即用脫脂棉或鏡頭紙蘸取二甲擦拭干凈。待干燥后方可將物鏡放進(jìn)盒內(nèi)。
（7）儀器使用完畢，應(yīng)將物鏡、目鏡取下放入附件箱內(nèi)，并將物鏡筒用防塵蓋蓋好。
（8）切斷電源，將儀器用罩子罩好。