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*Z完整的金相顯微鏡原理應(yīng)用解析
閱讀：1753 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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)格與目鏡測微尺的10個(gè)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(gè)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,?？s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?。惶岣哂诚竦囊r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(dòng)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(dòng)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(huì)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,。