金相顯微鏡應用領(lǐng)域及成像原理

　　金相顯微鏡的應用領(lǐng)域
 

　　黑色金屬金相檢驗、有色金屬金相檢驗、粉末冶金金相檢驗、材料表面處理后組織鑒別及評定。
 

　　選材：材料的顯微組織與性能之間存在一定的對應關(guān)系，據此可選擇合適的材料。
 

　　校核：原材料校核和工藝校核。
 

　　抽檢：產(chǎn)品制造流程對半成品進(jìn)行金相檢驗，確保產(chǎn)品的顯微組織滿(mǎn)足下道工序的加工要求。
 

　　工藝評定： 判斷和鑒別產(chǎn)品工藝的合格。
 

　　在役評價(jià)： 為在役零件的安全性、可靠性及零件在役壽命提供依據。
 

　　失效分析： 發(fā)現工藝性和材料性缺陷，從而為失效原因的分析提供宏觀(guān)和微觀(guān)的分析依據。
 

　　金相顯微鏡的各成像原理
 

　　1、明視場(chǎng)、暗視場(chǎng)
 

　　明視場(chǎng)是顯微鏡觀(guān)察樣品較基本的一種觀(guān)察方式，在顯微鏡視場(chǎng)區呈現明亮的背景。其基本原理為，當光源垂直或近似垂直的通過(guò)物鏡照射到樣品表面，經(jīng)樣品表面反射回物鏡使其成像。
 

　　暗視場(chǎng)照明方式與明視場(chǎng)不同的地方在于，在顯微鏡視場(chǎng)區呈現暗背景，明視場(chǎng)的照射方式為垂直或垂直入射，而暗視場(chǎng)的照射方式為通過(guò)物鏡以外的周?chē)鄙湔彰鳂悠?，樣品就?huì )對照射光線(xiàn)起到散射或反射的作用，經(jīng)過(guò)樣品散射或反射的光線(xiàn)進(jìn)入物鏡使樣品成像。暗視場(chǎng)觀(guān)察，可將在明視場(chǎng)下不易觀(guān)察的無(wú)色，細小的晶體或者顏色較為淺淡的細小纖維，在暗視場(chǎng)清楚觀(guān)察。
 

　　2、偏振光、干涉
 

　　光是一種電磁波，而電磁波是一種橫波，只有橫波才有偏振現象。其定義為電矢量相對于傳播方向以一固定方式震動(dòng)的光。
 

　　光的偏振現象可以借助于實(shí)驗裝置進(jìn)行檢測。取兩塊相同的偏振片A、B，將自然光先通過(guò)**塊偏振片A，此時(shí)自然光也變成為偏振光，但因為人眼無(wú)法辨別所以就需要第二塊偏振片B。將偏振片A固定，偏振片B放置于與A同一水平面，轉動(dòng)偏振片B，即可發(fā)現透射光的強度隨著(zhù)B的轉動(dòng)而出現周期性的變化，每轉90°光強度會(huì )從*大逐漸減弱至*暗，接著(zhù)再轉動(dòng)90°光強度會(huì )從*暗逐漸增強到*亮，故將偏振片A叫做起偏器，偏振片B叫做檢偏器。
 

　　干涉即為兩列相干波(光)在相互作用區疊加是產(chǎn)生的光強度加強或減弱現象。光的干涉主要分為雙縫干涉和薄膜干涉。雙縫干涉為兩個(gè)獨立的光源發(fā)出的光不是相干光，雙縫干涉的裝置使一束光通過(guò)雙縫后變?yōu)閮墒喔晒?，在光屏上相通形成穩定的干涉條紋。在雙縫干涉實(shí)驗中，光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(cháng)的偶數倍時(shí)，該點(diǎn)出現亮條紋；光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(cháng)的奇數倍時(shí),該點(diǎn)出現暗條紋為楊氏雙縫干涉。薄膜干涉為讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后,形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現象叫薄膜干涉。在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋(暗條紋)應出現在膜的厚度相等的地方。由于光波波長(cháng)極短，所以薄膜干涉時(shí)，介質(zhì)膜應足夠薄，才能觀(guān)察到干涉條紋。
 

　　3、微分干涉襯度DIC
 

　　金相顯微鏡DIC利用的是偏振光原理，透射式DIC顯微鏡主要有四個(gè)特殊的光學(xué)組件：起偏振鏡、DIC棱鏡Ⅰ、DIC棱鏡Ⅱ和檢偏振鏡。起偏振鏡直接裝在聚光系統的前面，使光線(xiàn)發(fā)生線(xiàn)性偏振。在聚光器中安裝DIC棱鏡，此棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的兩束光(x和y)，二者成一小夾角。聚光器將兩束光調整成與顯微鏡光軸平行的方向。*初兩束光相位一致，在穿過(guò)標本相鄰的區域后，由于標本的厚度和折射率不同，引起兩束光發(fā)生了光程差。在物鏡的后焦面處安裝了DIC棱鏡Ⅱ，它把兩束光波合并成一束。這時(shí)兩束光的偏振面(x和y)仍然存在。*后光束穿過(guò)第二個(gè)偏振裝置，即檢偏振鏡。在光束形成目鏡DIC影像之前，檢偏振鏡與偏光器的方向成直角。檢偏振鏡將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光，從而使二者發(fā)生干涉。x和y波的光程差決定著(zhù)透光的多少。光程差值為0時(shí)，沒(méi)有光穿過(guò)檢偏振鏡；光程差值等于波長(cháng)一半時(shí)，穿過(guò)的光達到*大值。于是在灰色的背景上，標本結構呈現出亮暗差。為了使影像的反差達到*佳狀態(tài)，可通過(guò)調節DIC棱鏡Ⅱ的縱行微調來(lái)改變光程差，光程差可改變影像的亮度。調節DIC棱鏡Ⅱ可使標本的細微結構呈現出正或負的投影形象，通常是一側亮，而另一側暗，這便造成了標本的人為三維立體感。