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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,，并對圖譜進行測量分析,，對圖象進行編輯,、輸出、存儲,、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),、計算機圖像處理技術(shù)地結(jié)合在一起而開發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品,，可以在計算機上很方便地觀察金相圖像，從而對金相圖譜進行分析,，評級等以及對圖片進行輸出,、打印,。*，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,，從而使機件的機械性能發(fā)生變化,。因此用金相顯微鏡來觀察檢驗分析金屬內(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,，用顯微鏡在可見光范圍內(nèi)對這些組織組成物進行光學(xué)研究并定性和定量描述。它可顯示500～0.2m尺度內(nèi)的金屬組織特征,。早在1841年,，俄國人（п．п．Ансов） 就在放大鏡下研究了大馬士革鋼劍上的花紋。至1863年,英國人（H.C.Sorby）把巖相學(xué)的方法,，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),，后來還拍出一批低放大倍數(shù)的和其他組織的金相照片,。索比和他的同代人德國人（A.Martens）及法國人（F. Osmond）的科學(xué)實踐，為現(xiàn)代光學(xué)金相顯微術(shù)奠定了基礎(chǔ),。至20世紀(jì)初,，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)域中的一項基本技術(shù)。
金相顯微鏡是用可見光作為照明源的一種顯微鏡,。分立式和臥式,見圖1[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、照明和機械三個系統(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)鏡筒長度,；250為明視距離,。長度單位皆為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目的物的zui小分辨距離,。由于光的衍射現(xiàn)象，物鏡的zui小分辨距離是有限的,。德國人阿貝（Abb）對zui小分辨距離（）提出了以下公式
d=λ/2nsinφ式中[kg2][kg2]為光源波長,； 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,。由于可見光的波長[kg2][kg2]在4000～7000之間,。在[kg2][kg2]角接近于90的zui有利的情況下，分辨距離也不會比[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觀察（見）,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,。這對于分析合金性能、了解冶金過程,、進行冶金產(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，象差主要通過物鏡進行校正,，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,，其中對單色光的五種是球面象差,、彗星象差、象散性,、象場彎曲和畸變,。對復(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,，對象場彎曲和畸變等象差，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,，這對金相顯微照相尤為重要,。因而現(xiàn)已廣泛采用平場消色差物鏡、平場復(fù)消色差物鏡以及廣視場目鏡等,。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zui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)?、水銀燈等,。有些特殊性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈,、鉈燈能發(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*臺金相顯微鏡。原始的金相顯微鏡只有明場照明,，以后發(fā)展用斜光照明以提高某些組織的襯度,。
日常維護、保養(yǎng)及注意事項
為保證系統(tǒng)的使用壽命及可靠性,，注意以下事項：
1.試驗室應(yīng)具備三防條件：防震（遠離震源）,、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)焦時注意不要使物鏡碰到試樣,，以免劃傷物鏡,。
3.當(dāng)載物臺墊片圓孔中心的位置遠離物鏡中心位置時不要切換物鏡，以免劃傷物鏡,。
4.亮度調(diào)整切忌忽大忽小,，也不要過亮,，影響燈泡的使用壽命，同時也有損視力,。
5.所有（功能）切換,，動作要輕，要到位,。
6.關(guān)機時要將亮度調(diào)到zui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要注意高溫,，以免灼傷；注意不要用手直接接觸鹵素?zé)舻牟Ａw,。
9.關(guān)機不使用時,，將物鏡通過調(diào)焦機構(gòu)調(diào)整到zui低狀態(tài)。
10.關(guān)機不使用時,，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（*：乙醚）混合液體甩干后擦拭,，不要用其他液體,，以免損傷目鏡。
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