《材料金相实验方法》PPT课件

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1、材料金相实验方法地点：电力楼材料实验室实验目的了解金相显微镜的结构原理和使用方法掌握制备金相样品的一般方法了解金相组织的显示方法了解金相显微镜的照相技术金相显微镜金相显微镜是研究金属显微组织最常用最重要的工具，与生物显微镜的不同在于生物显微镜采用自然光源而金相显微镜需要一套单独的照明系统。几何光学原理物体AB置于物镜的一倍焦距与二倍焦距之间，其一次象在物镜的另一侧二倍焦距之外，形成一个倒立放大的实像A′B′；当实像位于目镜的前一倍焦距以内时，目镜又使A′B′放大,在目镜的前二倍焦距以外，得到正立的虚像A″B″。最后的

2、映像是经过物镜、目镜两次放大后得到的。放大倍数为：f1:物镜的前焦距；f2：目镜前焦距；Δ：显微镜的光学镜筒长；D：人眼的明视距离，约250mm金相显微镜的光学系统物镜显微镜中最重要的光学零件，通常由固定在金属筒内相隔一定距离的复式透镜所组成，位于物镜下端（接近试样）的称前透镜，物镜的放大倍数主要决定于此透镜的曲率，上端的称后透镜，主要校正前透镜的象差，提高成像质量。物镜的象差校正程度及特性指标反映了物镜的质量。象差根据几何光学建立的透镜成像原理是有局限性的，前提是：a)所用入射光为近轴光线;b)介质的折射率不受光波

3、波长的影响。而实际光学系统中一般实用光束均要有一定宽度，物体的发光点不可能全在光轴上，不同波长的光，折射率也不同，因此实际的光学系统与近轴光学系统所得图象有所偏差，此即为象差。象差的分类：球面象差光轴上某点发出的单色粗光束，通过单片透镜后并不聚焦于一点，轴上象点被一个弥散的光斑所代替。象场弯曲当物体为一垂直于透镜光轴的平面时，经过单片透镜成像后，最清楚的象呈现在一个曲面上。色差白色光通过单片透镜，由于各色光波长不同，折射率也不一样，成像不是一点，而是一系列颜色的群像。象差校正校正象差的方法：主要是选用不同的透镜组合起

4、来互相补偿，减少象差，增加图象的清晰度。物镜的种类：主要有消色差物镜，复消色差物镜，平面消色差物镜及油浸物镜等。物镜的特性指标数值孔径:数值孔径是表征物镜的聚光能力，增强物镜的聚光能力可提高物镜的辨别力。数值孔径主要决定于孔径角和物镜与试样间的介质折射率，即：通过增大透镜直径或减小物镜的焦距，以增大孔径半角φ，或者增加物镜与观察物之间的折射率n，都可以增加数值孔径分辨率：物镜的分辨率是指将试样上细微组织构成清晰可分的映像的能力，以物镜可分辨的最小距离d的倒数表示。物镜的数值孔径越大，入射光的波长越短，物镜的分辨率越高

5、。物镜的有效放大倍数：在显微镜中保证物镜分辨率充分利用所对应的显微镜的放大倍数，称显微镜的有效放大倍数。垂直分辨率（景深）：景深表示物镜对于高低不平的物体能清晰成像的能力。物镜的景深和其放大倍数及数值孔径成反比，放大倍数越大，数值孔径越大，景深越小。注意：实际操作中缩小孔径光阑，可以提高物镜的垂直分辨率，但与此同时会降低物镜的分辨率。像域弯曲程度：像域弯曲程度也称为视场平坦度，这是物镜质量的重要指标，它随物镜的数值孔径增大而增加。物镜的标记：物镜金属外壳上的标记为Apochromat40/0.65160/0消色差程度

6、：消色差物镜没有符号，复消色差镜刻有Apo或Apochromat；平面消色差物镜为Planchromat观察时介质的符号，油浸物镜刻有“oil”或“oel”或“HL”放大倍数40数值孔径0.65机械镜筒长度用数字表示160mm标准盖玻璃厚度：盖玻璃用于透射式显微镜，而金相显微镜一般不用，用0表示。目镜最常用的目镜为负型目镜，它由两块未经色差校正的平凸透镜构成，接近眼睛的称目透镜，起放大作用，另一块称场透镜，能使映像亮度均匀，在两块透镜之间安装固定光栏，位置在目镜的前焦点处。照明系统光源：一般中小型显微镜的照明装置都采

7、用钨丝白炽灯，灯泡直径不大于4厘米，工作电压4～6V,功率15～100瓦，除此之外还有卤素灯，碳弧灯和氙灯等。垂直照明器：垂直照明器起光路垂直换向的作用，种类有平面玻璃、全反射棱镜、暗场用环形反射镜。光阑孔径光阑：靠近光源，由它可控制入射光束的大小，对于显微图像的质量有一定影响,缩小孔径光阑可减小球差和轴外象差，加大景深和衬度，使映像清晰，但降低物镜的分辨率。视域光阑：安装在孔径光阑后面，经过光学系统后，所成的像要恰好投射在金相试样表面，调节光阑大小可改变视域的大小，但并不映像物镜的分辨率，视域光阑越小，映像衬度越佳

8、。注意：光阑的作用是提高映像的质量，不能用来调整映像的亮度，如增加亮度，应从光源强度方面改进。滤色片滤色片的作用是吸收光源发出的白色光中波长不合需要的部分，只让一定波长的光线通过，从而得到一定波长的光线。滤色片是金相显微摄影（黑白）时一个有力的辅助工具。使用滤色片的目的有：增加映像衬度或提高某种彩色组织细微部分的鉴别能力。校正残余象差。得到波长