金相顯微鏡的基本原理、構(gòu)造及使用

金相顯微鏡可用來鑒別和分析各種金屬和合金的組織結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在工廠或?qū)嶒炇疫M行鑄件質(zhì)量的鑒定、原材料的檢驗或?qū)Σ牧咸幚砗蠼鹣嘟M織的研究分析等工作。還可用于半導(dǎo)體檢測、電路封裝、精密模具、生物材料等檢驗與測量。

【實驗?zāi)康摹?

1.?了解金相顯微鏡的基本原理、基本結(jié)構(gòu)和使用方法。

2.?掌握仔細閱讀顯微鏡使用說明書并進行正確操作的方法。

【實驗原理】

顯微鏡的基本放大作用由焦距很短的物鏡和焦距較大的目鏡來完成的，物體位于物鏡的前焦點外但很靠近焦點位置，物體經(jīng)過物鏡形成倒立的放大實像，這個像位于目鏡的物方焦距內(nèi)但很靠近焦點位置，作為目鏡的物體，目鏡將物鏡放大的實像再放大成虛像，位于觀察者的明視距離（距人眼250mm）處，供眼睛觀察。

為了減少球面像差、色像差和像域彎曲等像差，金相顯微鏡的物鏡和目鏡都是由透鏡組構(gòu)成的復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)。顯微鏡的成像質(zhì)量在很大程度上取決于物鏡的質(zhì)量，因此物鏡的構(gòu)造尤為復(fù)雜，根據(jù)對各種像差的校正程度不同，物鏡可分為消色差物鏡、復(fù)消色差物鏡和平視場物鏡等三大類。近年來，由于采用計算機技術(shù)，物鏡的設(shè)計和制造都有了很大改進。

實際上，一方面，金相顯微鏡所觀察的顯微組織，往往幾何尺寸很小，小至可與光波波長相比較，此時不能再近似地把光線看成直線傳播，而要考慮衍射的影響。另一方面，顯微鏡中的光線總是部分相干的，因此顯微鏡的成像過程是個比較復(fù)雜的衍射相干過程。此外，由于衍射等因素的影響，顯微鏡的分辨能力和放大能力都受到一定限制，目前金相顯微鏡可觀察的最小尺寸一般是0.2μm左右，有效放大倍數(shù)最大為1500~1600倍。

金相顯微鏡總的放大倍數(shù)為物鏡與目鏡放大倍數(shù)的乘積。放大倍數(shù)用符號“Х”表示，例如物鏡放大倍數(shù)為20Х，目鏡放大倍數(shù)為10Х，則顯微鏡的放大倍數(shù)為200Х。通常物鏡、目鏡的放大倍數(shù)都刻在鏡體上，在使用顯微鏡觀察試樣時，應(yīng)根據(jù)其組織的粗細情況，選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)，以細節(jié)部分能觀察得清晰為準(zhǔn)。

金相顯微鏡最常見的有正置、倒置和臥式三大類。

【實驗內(nèi)容與步驟】

實驗室提供透反射高清金相顯微鏡的使用說明書，仔細閱讀說明書，并對照顯微鏡實物，學(xué)習(xí)如何使用顯微鏡。

1.?觀察顯微鏡的構(gòu)造，了解各部件的作用，并畫出顯微鏡的幾何光學(xué)原理示意圖。

2.?裝好顯微鏡的物鏡、目鏡，調(diào)好光闌，對樣品進行觀察、測量。

3.?換上不同放大倍數(shù)的物鏡，重復(fù)觀察、測量，并作比較。

4.?若配有CCD和電腦，打開CCD軟件，重新調(diào)焦清楚后，完成樣品顯微組織圖的采集，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。換上不同放大倍數(shù)的物鏡，重復(fù)顯微組織圖的采集和數(shù)據(jù)記錄。