金相顯微鏡構(gòu)造和使用 實驗十一綜合熱分析實驗ppt課件

1、實驗一實驗一 金相顯微鏡的構(gòu)造和運用金相顯微鏡的構(gòu)造和運用一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康亩?、實驗儀器二、實驗儀器三、實驗原理三、實驗原理四、操作步驟四、操作步驟五、本卷須知五、本卷須知1 1熟習(xí)金相顯微鏡的光學(xué)原理和構(gòu)造。熟習(xí)金相顯微鏡的光學(xué)原理和構(gòu)造。2 2初步掌握金相顯微的運用方法。初步掌握金相顯微的運用方法。一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?金相顯微鏡是進展金屬顯微分析的主要工具。將金相顯微鏡是進展金屬顯微分析的主要工具。將專門制備的金屬試樣放在金相顯微鏡下進展放大和察專門制備的金屬試樣放在金相顯微鏡下進展放大和察看，可以研討金屬組織與其成分和性能之間的關(guān)系；看，可以研討金屬組織與其成分和性能之間的關(guān)

2、系；確定各種金屬經(jīng)不同加工及熱處置后的顯微組織；鑒確定各種金屬經(jīng)不同加工及熱處置后的顯微組織；鑒別金屬資料質(zhì)量的優(yōu)劣，如各種非金屬夾雜物在組織別金屬資料質(zhì)量的優(yōu)劣，如各種非金屬夾雜物在組織中的數(shù)量及分布情況，以及金屬晶粒度大小等。因此，中的數(shù)量及分布情況，以及金屬晶粒度大小等。因此，利用金相顯微鏡來察看金屬的內(nèi)部組織與缺陷是金屬利用金相顯微鏡來察看金屬的內(nèi)部組織與缺陷是金屬資料研討中的一種根本實驗技術(shù)。資料研討中的一種根本實驗技術(shù)。 簡單地講，金相顯微鏡是利用光線的反射將不透簡單地講，金相顯微鏡是利用光線的反射將不透明物件放大后進展察看的。下面分別引見金相顯微鏡明物件放大后進展察看的。下面分別

3、引見金相顯微鏡的根本原理、構(gòu)造和運用方法。的根本原理、構(gòu)造和運用方法。二、二、 實驗儀器實驗儀器單目與雙目光學(xué)金相顯微鏡單目與雙目光學(xué)金相顯微鏡3.1 3.1 金相顯微鏡的光學(xué)放大原理金相顯微鏡的光學(xué)放大原理 金相顯微鏡是依托光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)放大作用的，其根本原理如圖21所示。光學(xué)系統(tǒng)主要包括物鏡、目鏡及一些輔助光學(xué)零件。對著被察看物體A B的一組透鏡叫物鏡O1；對著眼睛的一組透鏡叫目鏡O2?，F(xiàn)代顯微鏡的物鏡和目鏡都是由復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)所組成。圖圖2 1 金相顯微鏡的光學(xué)放大原理表示圖金相顯微鏡的光學(xué)放大原理表示圖 光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)可到達16002000倍。當被察看物體AB置于物鏡前焦點略遠處時

4、，物體的反射光線穿過物鏡經(jīng)折射后，得到一個放大的倒立實像A1B1稱為中間象。假設(shè)A1B1處于目鏡焦距之內(nèi)，那么經(jīng)過目鏡察看到的物象是經(jīng)目鏡再次放大了的虛象A1B1。由于正常人眼察看物體時最適宜的間隔是250mm稱為明視間隔，因此在顯微鏡設(shè)計上，應(yīng)讓虛象A1B1正好落在距人眼250mm處，以使察看到的物體影像最明晰。3 3 金相顯微鏡的根本原理金相顯微鏡的根本原理3 32 2 金相顯微鏡的主要性能目的金相顯微鏡的主要性能目的目物目物fDfLMMM321 放大倍數(shù) 顯微鏡的放大倍數(shù)為物鏡放大倍數(shù)M物和目鏡放大倍數(shù)子M目的乘積，即： 式中，f物 物鏡的焦距，f目目鏡的焦距；L顯微鏡的光學(xué)鏡筒長度；D

5、 明視間隔250mm。 f物和f目越短或L越長，那么顯微鏡的放大倍數(shù)越高。有的小型顯微鏡的放大倍數(shù)需再乘一個鏡筒系數(shù)，由于它的鏡筒長度比普通顯微鏡短些。 顯微鏡的主要放大倍數(shù)普通是經(jīng)過物鏡來保證，物鏡的最高放大倍數(shù)可達100倍，目鏡的放大倍數(shù)可達25倍。在物鏡和目鏡的鏡筒上，均標注有放大倍數(shù)，放大倍數(shù)常用符號“表示，如100，200等。 金相顯微鏡的鑒別率是指它能明晰地分辨試樣上兩點間最小間隔d的才干。d值越小，鑒別率越高。根據(jù)光學(xué)衍射原理，試樣上的某一點經(jīng)過物鏡成象后，我們看到并不是一個真正的點象，而是具有一定尺寸的白色圓斑，四周圍繞著許多衍射環(huán)。當試樣上兩個相鄰點的間隔極近時，成象后由于部

6、分重迭而不能分清為兩個點。只需當試樣上兩點間隔到達某一d值時，才干將兩點分辨清楚。 顯微鏡的鑒別率取決于運用光線的波長和物鏡的數(shù)值孔徑A，而與目鏡無關(guān)，其d值可由下式計算：3 32 22 2 鑒別率鑒別率Ad2在普通顯微鏡中，光源的波長可經(jīng)過加濾色片來改動，例如：藍光的波長 比黃綠光 短，所以鑒別率較黃綠光高25%。當光源的波長一定時，可經(jīng)過改動物鏡的數(shù)值孔徑A來調(diào)理顯微鏡的鑒別率。44. 055. 0 式中，n物鏡與試樣之間介質(zhì)的折射率；物鏡孔徑角的一半，即經(jīng)過物鏡邊緣的光線與物鏡軸線所成夾角。 n越大或 越大，那么A越大，物鏡的鑒別率就越高。由于 總是小于90度的。所以在空氣介質(zhì) (n =

7、1中運用時，A一定小于1，這類物鏡稱干系物鏡。假設(shè)在物鏡與試樣之間充溢松柏油介質(zhì)n=1.52，那么A值最高可達1.4，這就是顯微鏡在高倍察看時用的油浸系物鏡簡稱油鏡頭。每個物鏡都有一個額定A值，與放大倍數(shù)一同標刻在物鏡頭上。sin nA3 32 23 3 物鏡的數(shù)值孔徑物鏡的數(shù)值孔徑 圖圖2 2 物鏡孔徑角物鏡孔徑角物鏡的數(shù)值孔徑表示物鏡的聚光才干，如圖22所示。數(shù)值孔徑大的物鏡聚光才干強，能吸收更多的光線，使物象更明晰，數(shù)值孔徑A可由下式計算： 所以，顯微鏡的放大倍數(shù)M與物鏡的數(shù)值孔徑之間存在一定關(guān)系，其范圍稱有效放大倍數(shù)范圍。在選用物鏡時，必需使顯微鏡的放大倍數(shù)在該物鏡數(shù)值孔徑的500倍至

8、1000倍之間。假設(shè) ，那么未能充分發(fā)揚物鏡的鑒別率。假設(shè) ，那么由于物鏡鑒別率缺乏而構(gòu)成“虛偽放大“，細微部分仍分辨不清。3.2.43.2.4放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑、鑒別率之間的關(guān)放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑、鑒別率之間的關(guān)系系 )(300150mm.MdAd2AM)6 . 03 . 0(1在常用光線的波長范圍內(nèi)，上式可進一步簡化為：AAM1000500AM500AM1000 顯微鏡的同一放大倍數(shù)可由不同倍數(shù)的物鏡和目鏡組合起來實現(xiàn)，但存在著如何合理選用物鏡和目鏡的問題。這是由于：人眼在250mm處的鑒別率為0.15 0.30mm，要使物鏡可分辨的最近兩點的間隔d能為人眼所分辨，那么必需將d放大到0.15

9、0.30mm，即： 由于 那么 單片透鏡在成象過程中，由于幾何條件的限制及其它要素的影響，常使影象變得模糊不清或發(fā)生變形景象，這種缺陷稱為象差。由于物鏡起主要放大作用，所以顯微鏡成象的質(zhì)量主要取決于物鏡，應(yīng)首先對物鏡象差進展校正，普通透鏡成象的主要缺陷有球面象差和色象差兩種。3.2.5 3.2.5 透鏡成象的質(zhì)量透鏡成象的質(zhì)量(1) 球面象差如圖23所示，當來自A點的單色光即某一特定波長的光線經(jīng)過透鏡后，由于透鏡外表呈球面形，折射光線不能交于一點，從而使放大后的影象變得模糊不清。 為降低球面象差，常采用由多片透鏡組成的透鏡組，即將凸透鏡和凹透鏡組合在一同稱為復(fù)合透鏡。由于這兩種透鏡的球面象差性

10、質(zhì)相反，因此可以相互抵消。除此之外，在運用顯微鏡時，也可采取調(diào)理孔徑光欄的方法，適當控制入射光束粗細，讓極細的一束光經(jīng)過透鏡中心部位，這樣可將球面象差降至最低限制。圖圖2 3 球面象差表示圖球面象差表示圖 (2) 色象差如圖24所示，當來自A點的白色光經(jīng)過透鏡后，由于組成白色光的七種單色光的波長不同，其折射率也不同，使折射光線不能交于一點，紫光折射最強，紅光折射最弱，結(jié)果使成象模糊不清。 為消除色象差，一方面可用消色差物鏡和復(fù)消色差物鏡進展校正。消色差物鏡常與普通目鏡配合，用于低倍和中倍察看；復(fù)消色差物鏡與補償目鏡配合，用于高倍察看。另一方面可經(jīng)過加濾色片得到單色光，常用的濾色片有藍色、綠色和

11、黃色等。 圖2 4 色象差表示圖 3 33 3 金相顯微鏡的構(gòu)造金相顯微鏡的構(gòu)造 金相顯微鏡的種類和型式很多，但最常見的型式有臺式、立式和臥式三大類。其構(gòu)造通常均由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機械系統(tǒng)三大部分組成，有的顯微鏡還附帶照像安裝和暗場照明系統(tǒng)等?，F(xiàn)以國產(chǎn)XJB-1型金相顯微鏡為例進展闡明；其主要構(gòu)造如圖25，2-6所示。 金相顯微鏡是一種精細光學(xué)儀器，在運用時要求細心和謹慎，嚴厲按照運用規(guī)程進展操作。 將顯微鏡的光源插頭接在低壓6V8V變壓器上，接通電源。 根據(jù)放大倍數(shù)，選用所需的物鏡和目鏡，分別安裝在物鏡座上和目鏡筒內(nèi)，旋動物鏡轉(zhuǎn)換器，使物鏡進入光路并定位可覺得到定位器定位。 將試樣放在樣品臺上中心，使察看面朝下并用彈簧片壓住。 轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪先使鏡筒上升，同時用眼察看，使物鏡盡能夠接近試樣外表但不得與之相碰，然后反向轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，使鏡筒漸漸下降以調(diào)理焦距，當視場亮度加強時，再改用微調(diào)手輪調(diào)理，直到物象最明晰為止。 適當調(diào)理孔徑光欄和視場光欄，以獲得最正確質(zhì)量的物象。 假設(shè)運用油浸系物鏡，可在物鏡的前透鏡上滴一些松柏油，也可以將松柏油直接滴在試樣上，油鏡頭用后，應(yīng)立刻用棉花沾取二甲苯溶液擦凈，再用擦鏡紙擦干。4 4、金相顯微鏡的操作