实验三 偏光、暗场在金相分析中的应用

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1、实验三偏光、暗场在金相分析中的应用(验证性)一、实验目的及要求1．了解偏振光和暗场的基本原理。2．学会偏振光和暗场的操作方法和分析方法。3．了解偏振光和暗场在钢中非金属夹杂物分析及多相合金的组织鉴别方面的应用。二、实验原理暗场和偏振光是金相分析方面应掌握的一种基本的分析手段，它们主要应用在一些组织、晶粒的鉴别，晶粒取向，形变织构的研究，特别是在非金属夹杂物的研究分析方面使用较广。1、暗场1）暗场与明场的区别明场：入射光束通过物镜垂直照射到试样表面，反射光进入物镜成像。暗场：入射光束绕过物镜，以极大的角度斜射到试样表面，散射光（漫射光）进入物镜成像。这样的光束是靠暗场折光反射镜和环形反射镜获

2、得。2）暗场的操作使用暗场照明时的步骤：（a）孔径光栏、视场光栏都要开大；（b）将暗场遮光反射镜插入光路。入射光中插入暗场遮光反射镜后，使入射光变成环形光环。（c）将暗场聚光镜套在物镜外面。入射光环不通过物镜，而经暗场聚光镜反射之后，以极大的倾斜角照射到试样表面，实现倾斜光照明。（d）要将光路中明场用的平面半反射镜拉出来，它已不起作用。这样，使入射光不能进入物镜，提高了成像质量。暗场环形反射镜已固定在光路里，将暗场遮光反射镜造成的环形光束反射到置于外面的“暗场聚光镜”表面上，然后以极大的倾斜角反射到试样表面上。倾斜光照射到试样表面平坦部位反射光会以相同的角度反射回去，这部分反射光不能到达物

3、镜，视场内是暗黑的。而使光线产生漫反射的凹凸处、透明夹杂物处等，因漫反射使部分光线可到达物镜，在视场内观察到是明亮的，因此形成在暗黑的基体上有部分明亮的映像。因此称这种照明方式为暗场照明。3）暗场照明的特点及应用（1）暗场照明提高了显微镜的实际分辨能力和衬度暗场采用倾斜光照明，充分利用了物镜的孔径角，而且暗色基体衬度好，实际的分辨能力提高了。例如取一含有珠光体的试样，在明场观察时，有许多珠光体领域由于细密使物镜分辨不清的片层。而转换成暗场照明，同一部位的片层状清晰可见，这说明暗场下，物镜的实际分辨能力提高了。另外，钢中有许多超显微的粒子，明场时无法辨认，有的可见隐约小点。但若用暗场照明，由

4、于消除了跌加在这些微粒散射光成像的亮背景，从而加强了这些粒子衍射象的衬度可看到在暗黑的基体上分布着很多小亮点，有的还呈现出各种色彩，使小质点清晰可辨。就像晚上可看到星星一样，我们虽不能分辨这些粒子的细节，却可察觉到这些微粒子的存在。（2）鉴别钢中的夹杂物和固有色彩明场观察时，金属基体反射光很强，夹杂物处的反射光或漫射光或汇合，其固有色彩被掩盖。暗场照明，透明、半透明夹杂物由于内反射的结果，在暗场下是明亮的，同时还可以观察到它的固有色彩。一般情况下，暗场下越明亮，其透明度越好。例Al2O3等氧化物。明场下为暗黑色。暗场为白亮色，说明其透明度很好，色彩也呈现出来了。不透明的夹杂物，在暗场下呈暗

5、黑色，某些不透明的夹杂物，由于与基体的硬度相差很大，使边缘有凹凸，暗场下其边缘有亮线。例如硫化物，不透明，暗场下呈暗黑色，有时边缘有亮线包围。判断夹杂物的透明亮和固有色彩，是暗场照明的重要用途。（3）可用于定性分析。暗场照明可以粗略地估算夹杂物的类型及所含元素的种类，故对非金属夹杂物可以做定性分析。4）暗场照明的试样准备做暗场观察时，对试样要求很高，否则会扰乱观察，影响判断。首先，观察夹杂物的试样，夹杂物不能脱落，要保持完好。另外，要尽量避免一些试样制备缺陷。象扰乱层、划痕、锈迹、水迹等。因此，制备试样时，要注意以下几点：（1）观察夹杂物的试样要经淬火-回火处理。（2）研磨材料要锋利，抛光

6、最好选用金刚石抛光粉。（3）处理试样要干净，避免反复操作。2、偏振光1）基本原理偏振光金相分析的基本原理是：借助于偏振光，利用各项组织的光学性质的差异（光学的各向同性、各向异性、透明度等）从而提高衬度，以鉴别组织。（1）偏振光光是一种电磁波，自然光的光振动是各个方向的，都垂直于传播方向，如果使光的振动局限在一个方向上，其他方向的光振动被大大消减或被吸收，这种光被“线偏振光”，也称“全偏振光”，简称偏振光。（2）起偏镜产生偏振光的偏光镜叫起偏镜。起偏镜多用尼科尔棱镜或人造偏振片制作。（3）检偏镜为了分辨光的偏振状态，在起偏镜后面加入同样一个偏光镜，它能鉴别起偏镜造成的偏振光。当起偏镜和检偏镜

7、互相平行，透过的光线最多，视场最亮。当起偏镜和检偏镜互相垂直，处在正交位置时，线偏振光不能通过，产生消光现象，视场最暗。2）操作用金相显微镜做偏光观察时，需做起偏镜位置、检偏镜位置和载物台中心位置的调整。（1）起偏镜，置于光线进入物镜之前，调整的目的是使经过偏镜获得的直线偏振光的偏振面呈水平。这样可保证从垂直照明器反射进入物镜的光线强度最大，并能保证到达试样表面的仍为线偏振光。大多数显微镜的起偏镜位置是固定的，使用时，将