材料類專業(yè)技能培訓(xùn)實驗指導(dǎo)書(實驗技術(shù)論壇)

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1、材料類專業(yè)技能培訓(xùn)實驗指導(dǎo)書王永善編陜西理工學(xué)院材料學(xué)院2007年8月第一部分金相檢驗技術(shù)及其設(shè)備一、金相設(shè)備及其維護（一）金相顯微鏡1、金相顯微鏡的光學(xué)原理（1）、光學(xué)透鏡的像差球差：由于透鏡表面是球形，中心與邊緣厚度不同，如此從某一點發(fā)出的單色光即入射光線的孔徑半角不同，經(jīng)透鏡成像后為一系列物點群，使成像模糊。透鏡的曲率半徑越小，球差越嚴重，可以通過凸透鏡和凹透鏡的組合來減小，也可以縮小孔徑光闌來減小。像場彎曲：一個平面物體與透鏡平行經(jīng)透鏡成像后為一凹形曲面。可用特殊的物鏡來校正。色差：由于白色光是由不同波長的單色光組成的復(fù)色光，不同波長的光折射率不同，波長最短的紫光折射傾向最大，紅

2、光折射最小，經(jīng)透鏡成像后不能同時聚焦于一點，而產(chǎn)生一系列的物象群。可通過在光路中加入濾色片來消除。（2）、顯微鏡的成像原理金相顯微鏡由兩個凸透鏡組成，對著金相試樣的稱為物鏡，對著人眼的稱為目鏡，金相顯微鏡通過目鏡和物鏡兩次放大而成像，因此其放大倍數(shù)為物鏡的放大倍數(shù)和目鏡放大倍數(shù)的乘積。2、金相顯微鏡物鏡的種類、性能及識別物鏡的種類及識別（1）消色差物鏡：構(gòu)造簡單，適于低中倍的放大，能校正紅、綠波長區(qū)的色差，但對紅、紫光的球差及紫光的色差沒有校正，使用時應(yīng)配以黃綠濾色片。鏡頭一般不標符號。（2）復(fù)消色差物鏡：對色差的校正比較理想，對紫光和綠光范圍的球差也得到了校正，但像場彎曲仍未改變。這種

3、物鏡可進行高倍放大，并可配以任何色調(diào)的濾色片。一般標以FC符號。（3）平面消色差物鏡：色差和球差的校正情況同消色差物鏡，增加了對像場彎曲的校正。標以PC或PL符號。（4）平面復(fù)消色差物鏡：色差和球差的校正情況同復(fù)消色差物鏡，增加了對像場彎曲的校正。最適用于高倍觀察和照相。物鏡的性能參數(shù)（1）放大倍數(shù)：M=光學(xué)鏡筒長度L/物鏡的焦距f，國產(chǎn)的常有10×、25×、40×、100×（2）數(shù)值孔徑：表示物鏡的聚光能力。N·A=η·sinΨ,η為物鏡與觀察物之間介質(zhì)的折射率，Ψ為物鏡的孔徑半角。（3）分辨率（鑒別能力）：指物鏡能區(qū)分兩個物點之間的最小距離。d=λ/2N·A，λ為所用光的波長。由此可

4、見，波長越短，數(shù)值孔徑越大，分辨率越高。在入射光波長一定時，增大透鏡的直徑或減小物鏡的焦距以增大孔徑半角Ψ，或提高物鏡與觀察物之間介質(zhì)的折射率。因人眼的極限分辨率為0.2㎜，顯微鏡的分辨率為0.2μm，因此，顯微鏡的有效放大倍率為1000倍。（4）工作距離與視場范圍：試樣表面與物鏡前端面的距離為工作距離，物鏡放大倍數(shù)越大，工作距離越短。視場范圍是指顯微鏡中所看到試樣表面區(qū)域的大小，與物鏡的放大倍數(shù)成反比。3、金相顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)照明系統(tǒng)：主要是照明光源，以前的小型顯微鏡用6～8V，15～20W的鎢絲燈，現(xiàn)已多用6V20W鎢鹵素?zé)?。光學(xué)系統(tǒng)：主要包括光源、各種聚光鏡、反光鏡、棱鏡及輔助透鏡

5、、孔徑光闌、視場光闌、物鏡、目鏡等。（1）孔徑光闌：用以調(diào)節(jié)入射光束的粗細?？s小孔徑光闌可減小球差和像差，加大景深和襯度，使圖像清晰，過小，則會造成物鏡分辨率的降低；過大則會造成鏡筒內(nèi)部反射和閃光，使圖像襯度降低。一般調(diào)節(jié)到物象最清晰及使人感到舒適為原則約3～5㎜。在更換物鏡后必須重新調(diào)節(jié)孔徑光闌。（2）視場光闌：用以調(diào)節(jié)視場的大小，以減小鏡筒內(nèi)部的反光和玄光提高成像質(zhì)量。一般調(diào)節(jié)到其邊緣正好與目鏡視場相切為宜。（3）濾色片：增加影像襯度，配合消色差物鏡校正殘余色差，得到較短波長的單色光，提高鑒別率。機械系統(tǒng)：主要包括載物臺、物鏡轉(zhuǎn)換器、粗調(diào)微調(diào)手輪、目鏡鏡筒、底座等。金相試樣放在載物臺

6、上，載物臺與托盤之間有四方導(dǎo)架，并用粘性油加在兩者之間，可使載物臺沿任意方向移動。微調(diào)焦手輪和粗調(diào)焦手輪共軸的安裝在傳動箱的兩側(cè)。旋轉(zhuǎn)粗調(diào)焦手輪能使載物臺或物鏡轉(zhuǎn)換器迅速上升或下降，達到粗略調(diào)焦的目的。微調(diào)焦手輪通過多級齒輪傳動機構(gòu)，使物鏡作緩慢升降運動，達到精確調(diào)焦的目的。物鏡安裝在物鏡轉(zhuǎn)換器上，轉(zhuǎn)換器上可同時安裝三或四個不同放大倍數(shù)的物鏡，通過轉(zhuǎn)換器繞軸旋轉(zhuǎn)而變換不同的物鏡。目鏡安裝在目鏡鏡筒上，目鏡筒用固定螺釘固定在連接座上且成45o傾斜，便于操作者觀察。4、金相顯微鏡的使用金相顯微鏡是精密，貴重的光學(xué)儀器，必須細心使用，要做到輕柔緩。（1）根據(jù)要觀察的試樣，選擇合適的放大倍數(shù)，按

7、放大倍數(shù)要求，選配好物鏡及目鏡，并分別安裝的物鏡轉(zhuǎn)換器和目鏡鏡筒上。(2)移動載物臺，使物鏡位于載物臺中心孔的中央，然后把金相試樣磨面朝下放在載物臺上。(3)將光亮度調(diào)節(jié)旋鈕置于亮度最低位置，接通電源，或通過低壓變壓器接通電源，再慢慢推進光亮度調(diào)節(jié)旋鈕至所需亮度為止，關(guān)機時應(yīng)將光亮度調(diào)節(jié)旋鈕置于亮度最低位置。（4）旋轉(zhuǎn)粗焦手輪進行調(diào)焦，當(dāng)呈現(xiàn)模糊的影像時，再旋轉(zhuǎn)微焦手輪進行調(diào)焦，直到觀察到清晰的像為止。（5）調(diào)節(jié)孔徑光闌和視場光闌的