光学显微分析

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1、光学显微分析摘要：对于各种材料及其原料的性能、质量的评价，除了考虑其化学纽•成外，还必须考虑它的品相组成及显微结构。所谓显微结构就是指构成材料的晶相形貌、大小、分布以及它们Z间的相互关系。利用光学显微分析技术进行物相分析就是研究材料和其原料的物相组成及显微结构，并以此来研究形成这些物相结构的工艺条件和产品性能间的关系。0引言口古以来，人们就对微观世界充满了敬畏和好奇心。光学显微分析技术则是人类打开微观物质批界之门的第一把钥匙。通过五百多年来的发展历程，人类利用光学显微镜步入微观世界，绚丽多彩的微观物质形貌逐渐展现在人

2、们的面前。15世纪中叶,斯泰卢蒂(FrancescoStelluti)利用放大镜,即所谓单式显微镜研究蜜蜂，开始将人类的视角由宏观引向微观世界的广阔领域。此后，人们从简单的单透镜开始学会组装透镜具组，进而学会透镜具组、棱镜具组、反射镜具组的综合使用。约在1590年,荷兰的詹森父子(HansandZachariasJanssen)仓U造出最早的复式显微镜。17世纪中叶,物理学家胡克(R.Hooke)设计了第一台性能较好的显微镜,此后惠更斯(ChristiaanHuygens)乂制成了光学性能优良的惠更斯目镜，成为现代光

3、学显微镜中多种目镜的原空，为光学显微镜的发展作出了杰出的贡献。19世纪德国的阿贝(ErnstAbbe)阐明了光学显微镜的成像原理，并由此制造出的汕浸系物镜，使光学显微镜的分辨木领达到了0.2微米的理论极限，制成了真正意义的现代光学显微镜1光学显微分析方法光学显微分析是利用可见光观察物体的表而新貌和内部结构，鉴定品体的光学性质。透明晶体的观察可利用透射就微镜，如偏光显微镜。而对于不透明物体来说就只能使用反射式显微镜，即金相显微镜。利用偏光显微镜和金相显微镜进行品体光学鉴定，是研究材料的重要方法之-一。1.1偏光显微镜是

4、F1前研究材料晶相显微结构最有效的工具Z-。随着科学技术的发展，偏光显微镜技术在不断地改进中，镜下的鉴定工作逐步山定性分析发展到定量鉴定，为显微镜在各个科学领域中的应用开辟了广阔的前景。1.2反光显微镜反光显微镜是金相显微镜与矿相显微镜的总称。它是金属材料和无机非金属材料等领域的一个重要研究手段。随着对反射光下晶体光学性质研究的深入，反射光卞研究晶体的范围不断地扩人，对晶体光学性质的研究逐步由定性研究发展到定最分析，在科学研究和工业牛产中都得到了普遍的应用。1.2.1反光显微镜的调节和使用反光显微镜的调节主要包括物镜

5、屮心的校正、偏光系统的校正和垂直照明系统的校正三部分。物镜小心的校正与偏光显微镜的校正人体相同，偏光镜振动方向可借助石墨或辉钥矿晶体来校正，阳照明系统的校止则包括光源、视场光阑和孔径光阑校lE三部分。通过光源调整使视域亮且均匀；通过视场光阑的调节使光阑中心与目镜屮心重合，并避免边缘杂乱光线的干扰;通过孔径光阑的调节挡去射向视域边缘有害的漫反射光线，并调节视域小光的亮度,控制影像的反差。利卅金相显微镜可以对光片表面相的形貌、尺寸、颜色、分布进行观察。对于那些不透明晶体（指光片厚度在o.03mm时不透明）來说，金相显微镜

6、有效地填补了偏光显微镜在这方面的局限性。同吋，金和显微分析法的光片制片简单，光片受浸蚀后品体轮廓清晰，便于镜F定量测定，适宜于牛产控制。且金相显微镜的构造简单，操作方便，容易掌握，因而在科研和生产中得到了普遍的应用。近儿十年來，在反射光下研究矿物晶体，无论从理论到方法都有了新的进展。反射光下对品体光学性质的测定和矿石结构构造的研究，已逐步由定性发展到定量，反光显微镜的研究领域正在逐步扩大。2特殊光学显微分析法为了更好地提高光学显微技术的分辨率，更清晰地研究材料显微结构和测定某些光学性质，常常利川一些特殊的光学显微研究

7、方法，包括特殊照明术、相衬显微术、干涉显微术和高温金相显微术等。2.1特殊照明术光学显微分析中像的衬度是图像质量的重要指标。而金相显微镜的照明方式会影响光学图像的衬度。2.1.1明场照明术明场照明是金相显微镜屮常用的照明方式。使用明视场照明时，光线均匀照射到光片表面，视域中矿物表面整个是明亮的。光片中的平坦表面能将大部分光反射回物镜，而凹陷部分会将光散射到物镜外而，光片上的这种不同表面平整状态以及物相的不同反射力和颜色等则造成不同的明暗反差和颜色反差。人眼根据明暗和颜色不同则能识別不同物相及咲它们的形貌细节。在金相显

8、微镜的光学系统屮，配置了孔径光阑和视场光阑。正确地调节使用这两个光阑，可以充分发挥物镜的分辨能力，并兼顾景深，获得具有良好衬度光学图像2.1.2暗场照明术暗场照明术需要金相显微镜配备&门的暗视场照明器。暗视场照明器•般由垂直照明器、暗视场聚光器、物镜及环形光圈等部分组成。它利用在视场光阑后面插入一个环形光阑,使得來自光源的平行光束形成一个坏形光