金相顯微鏡不同視場功能的原理與應用

　　,，金相顯微鏡具有明場、暗場,、偏光以及微分干涉等不同的觀察模式,。在金相組織觀察過程中，常規(guī)應用廣泛的就是明場,，大部分金相檢驗檢測都可以通過明場模式拍攝,。然而，暗場,、偏光以及微分干涉在材料分析中具有其作用的,。

　　首先通過原理看一下不同功能是如何實現(xiàn)的。

　　分光鏡為平面玻璃,，光柱垂直照射到樣品的表面,，造像清晰平坦，能真實地顯示各種組織,，但缺乏立體感,。

　　入射光經(jīng)反射鏡組件后形成環(huán)形光束，照射到曲面反射鏡上，以極大的傾角反射到試樣表面,。試樣表面如果是平面,，則會看到一片黑暗，凹凸不平的組織會造成光線漫反射,，才會顯示明亮的映像,。

　　在入射光路和觀察鏡筒內(nèi)各加入一個偏光鏡，當兩偏光鏡處于正交位置時,，各向同性的金屬呈現(xiàn)消失現(xiàn)象,，各向異性的金屬使反射光變成橢圓偏振光，顯示不同的明暗襯度,。

　　在偏光構(gòu)件基礎(chǔ)上增加Normarski棱鏡,，利用試樣表面微小高度差，通過光的干涉作用,，提高組織細節(jié)之間的襯度,，使成像具有浮雕感，且對制樣要求低,，某些樣品僅需拋光,，無需腐蝕。

　　注：圖1至圖4源自蔡司金相顯微鏡展示文件,。

　　在了解了不同觀察模式的原理后,，我們可以通過球墨鑄鐵中球狀石墨在不同視場下產(chǎn)生不同成像現(xiàn)象來展示不同視場的特點。將球墨鑄鐵樣品進行拋光,，無需腐蝕,，即可獲得在不同視場下的觀察結(jié)果，如圖5至圖8所示,。明場下可見石墨球與基體組織表面平坦,，未見明顯劃痕(圖5)。而同一畫面在暗場下可見細小劃痕,，同時石墨球內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰,。在正交偏光視場下，可以看到石墨球典型的“黑十字"現(xiàn)象(圖7).在偏光的基礎(chǔ)上增加微分干涉可以看到石墨球以及基體中不同取向的晶粒都呈現(xiàn)出了浮雕感

　　球狀石墨(拋光態(tài))

　　石墨球內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰

　　(拋光態(tài))

　　偏光(正交)典型“黑十字"現(xiàn)象(拋光態(tài))

　　出現(xiàn)浮雕感(拋光態(tài))

　　再看一組典型組織在刻蝕態(tài)時分別呈現(xiàn)哪些不同的形貌特征(微分干涉視場下為拋光態(tài)),。圖9至圖12所示照片分別為鐵素體+珠光體組織的同一畫面在不同視場下的成像結(jié)果,。可直觀的看出不同功能視場的成像區(qū)別,。

　　晶粒具有浮雕感(拋光態(tài))

　　總的來說,，明場適合應用于觀察刻蝕組織，大部分可刻蝕的金相組織均可由明場成像,。而暗場可以鑒別極細的磨痕,，同時也能夠鑒別非金屬夾雜的色彩,，例如氧化銅在白光照明明場下觀察呈淡藍色，而在暗場觀察時可以看到其真實的紅寶石色彩,。偏光也可以鑒別非金屬夾雜物;此外,，對于一些金屬及合金較難刻蝕出組織或晶粒，如一些變形鋁合金,，使用偏光視場時則不同取向的晶粒清晰可見;同時，經(jīng)受大量塑性變形的金屬,，也可通過偏光視場測定其擇優(yōu)取向,。基于可見不同取向晶粒的這一特點也可以擴展一下偏光的應用,，例如面對新材料進行分析時,，在偏光視場下也可簡單判斷是否有未刻蝕出的相。微分干涉視場在偏光視場的基礎(chǔ)上增加了明顯的浮雕狀,，具有更明顯的襯度,，有利于自動定量工作以及補充更多細節(jié)，其最大的特點是無需刻蝕;此外,，增加λ-片可進行彩色金相拍攝,，在定量分析中提高準確率。

　　總之,，金相顯微鏡的不同功能之間是相輔相成的,，理解了不同視場形成的原理，可根據(jù)樣品自身的特點以及觀察的目的需求,，選擇適合的觀察模式或功能是更好的完成金相分析工作的重要環(huán)節(jié),。