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什么是金相顯微鏡?它有什么作用?

更新時(shí)間:2024-10-15      瀏覽次數(shù):100

什么是金相顯微鏡?它有什么作用?

 金相學(xué)主要指借助光學(xué)(金相)顯微鏡和體視顯微鏡等對材料顯微組織、低倍組織和斷口組織等進(jìn)行分析研究和表征的材料學(xué)科分支,既包含材料顯微組織的成像及其定性、定量表征,亦包含必要的樣品制備、準(zhǔn)備和取樣方法。其主要反映和表征構(gòu)成材料的相和組織組成物、晶粒(亦包括可能存在的亞晶)、非金屬夾雜物乃至某些晶體缺陷(例如位錯(cuò))的數(shù)量、形貌、大小、分布、取向、空間排布狀態(tài)等。

  01

  金相顯微鏡的構(gòu)造

  為研究院內(nèi)的金相顯微鏡,其主要由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三部分組成,其中由光源、反光鏡、物鏡組、目鏡和多組聚光鏡組組成光學(xué)系統(tǒng);底座上低壓燈泡(為提高光源可靠性現(xiàn)多用冷光源即LED燈),反光鏡、孔徑光欄、視場光欄和聚光鏡組成照明系統(tǒng);試樣臺(tái)、物鏡轉(zhuǎn)換器、接目鏡、粗調(diào)和微調(diào)手輪、視場光欄和孔徑光欄構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)。新型的金相顯微鏡還具備瞬時(shí)高清抓拍和圖像處理功能,金相顯微鏡跟一般顯微鏡成像的原理是大致相同。

  02

  金相顯微鏡的反射光圖像的觀察模式

  針對金相樣品的物理特性,金相顯微鏡一般有明場、暗場、偏光、微分干涉這四種常見的觀察方法,近十年新的又出現(xiàn)了激光共聚焦的方法。按照現(xiàn)代儀器“模塊化設(shè)計(jì),積木式結(jié)構(gòu)"的設(shè)計(jì)思想,這四種功能并不一定固化在每一臺(tái)金相顯微鏡上,而是以明場作為基本核心,可以將其他功能象“搭積木"一樣組合到該顯微鏡上。如最基本的有明場和暗場功能,插入了起偏鏡和檢偏鏡后就增加了正交偏光功能,再插入渥拉斯頓棱鏡(Wollanston prism)就又增加了微分干涉功能。


  1)明場(Bright Field)

  明場照明是金相研究中主要的觀察方法。入射線垂直地或近似垂直地照射在試樣表面,利用試樣表面反射光線進(jìn)入物鏡成像。如果試樣是一個(gè)鏡面,在視場內(nèi)是明亮的一片,試樣上的組織將呈色影像襯映在明亮的視場內(nèi),叫做“明場"照明。


  明場效果

  2)暗場 Dark Field

  通過物鏡的外周照明試樣,照明光線不入射到物鏡內(nèi),就可以得到試樣表面繞射光而形成的像。如果試樣是一個(gè)鏡面,由試樣上反射的光線仍以極大的傾斜角向反方向反射,不可能進(jìn)入物鏡,在視場內(nèi)是漆黑一片,只有試樣凹凸之處才能有光線反射進(jìn)入物鏡,試樣上的組織將以亮白影像映襯在漆黑的視場內(nèi),如同星星在夜空,叫做“暗場"照明。


  暗場效果

  3)偏光 polarization contrast

  利用偏光原理,對某些物質(zhì)所具有的偏光性進(jìn)行觀察。

 ?、僮匀还馀c偏振光

  自然光(或天然光)是指太陽光、電燈光,它的光振動(dòng)是各個(gè)方向均衡的,都垂直于傳播方向,若光振動(dòng)局限在垂直于傳播方向的平面內(nèi)的某一個(gè)方向上,則稱為偏振光。


 ?、谄窆獾墨@得常用方法有兩種:

  a.偏振棱鏡某些晶體,當(dāng)光線射到它的分界面上時(shí),會(huì)產(chǎn)生兩束折射光,這種現(xiàn)象稱為“雙折射"。一束光遵循折射定律叫“尋常光",用O光表示;另一束不遵循折射定律叫“非常光",用e光表示。所謂偏振棱鏡,即光線通過此棱鏡時(shí),會(huì)產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象,常用的為尼科爾棱鏡。

  b.人造偏振片自然光射到人造偏振片時(shí),使自然光變成偏振光,目前顯微鏡普遍采用人造偏振片。


  偏光效果

  加入補(bǔ)償片后的偏光效果


  4)微分干涉(differential interference contrast DIC)

  微分干涉是利用偏光干涉原理,光源發(fā)出一束光線經(jīng)聚光鏡射入起偏鏡,形成一線偏振光,經(jīng)半透反射鏡射入渥拉斯登棱鏡后,產(chǎn)生一個(gè)具有微小夾角的尋常光(O光)和非常光(e光)的相交平面;再通過物鏡射向試樣,反射后再經(jīng)渥拉斯登棱鏡合成一束光,通過半透反射鏡在檢偏鏡上O光與e光重合產(chǎn)生相干光束,在目鏡焦平面上形成干涉圖像,它可觀察試樣表面的微小凹凸和裂紋,且影像呈立體感,觀察效果更逼真。



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