材料类专业技能培训实验指导书(实验技术论坛)

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1、材料类专业技能培训实验指导书王永善编陕西理工学院材料学院2007年8月第一部分金相检验技术及其设备一、金相设备及其维护（一）金相显微镜1、金相显微镜的光学原理（1）、光学透镜的像差球差：由于透镜表面是球形，中心与边缘厚度不同，如此从某一点发出的单色光即入射光线的孔径半角不同，经透镜成像后为一系列物点群，使成像模糊。透镜的曲率半径越小，球差越严重，可以通过凸透镜和凹透镜的组合来减小，也可以缩小孔径光阑来减小。像场弯曲：一个平面物体与透镜平行经透镜成像后为一凹形曲面。可用特殊的物镜来校正。色差：由于白色光是由不同波长的单色光组成的复色光，不同

2、波长的光折射率不同，波长最短的紫光折射倾向最大，红光折射最小，经透镜成像后不能同时聚焦于一点，而产生一系列的物象群。可通过在光路中加入滤色片来消除。（2）、显微镜的成像原理金相显微镜由两个凸透镜组成，对着金相试样的称为物镜，对着人眼的称为目镜，金相显微镜通过目镜和物镜两次放大而成像，因此其放大倍数为物镜的放大倍数和目镜放大倍数的乘积。2、金相显微镜物镜的种类、性能及识别物镜的种类及识别（1）消色差物镜：构造简单，适于低中倍的放大，能校正红、绿波长区的色差，但对红、紫光的球差及紫光的色差没有校正，使用时应配以黄绿滤色片。镜头一般不标符号。（

3、2）复消色差物镜：对色差的校正比较理想，对紫光和绿光范围的球差也得到了校正，但像场弯曲仍未改变。这种物镜可进行高倍放大，并可配以任何色调的滤色片。一般标以FC符号。（3）平面消色差物镜：色差和球差的校正情况同消色差物镜，增加了对像场弯曲的校正。标以PC或PL符号。（4）平面复消色差物镜：色差和球差的校正情况同复消色差物镜，增加了对像场弯曲的校正。最适用于高倍观察和照相。物镜的性能参数（1）放大倍数：M=光学镜筒长度L/物镜的焦距f，国产的常有10×、25×、40×、100×（2）数值孔径：表示物镜的聚光能力。N·A=η·sinΨ,η为物镜

4、与观察物之间介质的折射率，Ψ为物镜的孔径半角。（3）分辨率（鉴别能力）：指物镜能区分两个物点之间的最小距离。d=λ/2N·A，λ为所用光的波长。由此可见，波长越短，数值孔径越大，分辨率越高。在入射光波长一定时，增大透镜的直径或减小物镜的焦距以增大孔径半角Ψ，或提高物镜与观察物之间介质的折射率。因人眼的极限分辨率为0.2㎜，显微镜的分辨率为0.2μm，因此，显微镜的有效放大倍率为1000倍。（4）工作距离与视场范围：试样表面与物镜前端面的距离为工作距离，物镜放大倍数越大，工作距离越短。视场范围是指显微镜中所看到试样表面区域的大小，与物镜的放

5、大倍数成反比。3、金相显微镜的基本结构照明系统：主要是照明光源，以前的小型显微镜用6～8V，15～20W的钨丝灯，现已多用6V20W钨卤素灯。光学系统：主要包括光源、各种聚光镜、反光镜、棱镜及辅助透镜、孔径光阑、视场光阑、物镜、目镜等。（1）孔径光阑：用以调节入射光束的粗细。缩小孔径光阑可减小球差和像差，加大景深和衬度，使图像清晰，过小，则会造成物镜分辨率的降低；过大则会造成镜筒内部反射和闪光，使图像衬度降低。一般调节到物象最清晰及使人感到舒适为原则约3～5㎜。在更换物镜后必须重新调节孔径光阑。（2）视场光阑：用以调节视场的大小，以减小镜

6、筒内部的反光和玄光提高成像质量。一般调节到其边缘正好与目镜视场相切为宜。（3）滤色片：增加影像衬度，配合消色差物镜校正残余色差，得到较短波长的单色光，提高鉴别率。机械系统：主要包括载物台、物镜转换器、粗调微调手轮、目镜镜筒、底座等。金相试样放在载物台上，载物台与托盘之间有四方导架，并用粘性油加在两者之间，可使载物台沿任意方向移动。微调焦手轮和粗调焦手轮共轴的安装在传动箱的两侧。旋转粗调焦手轮能使载物台或物镜转换器迅速上升或下降，达到粗略调焦的目的。微调焦手轮通过多级齿轮传动机构，使物镜作缓慢升降运动，达到精确调焦的目的。物镜安装在物镜转换

7、器上，转换器上可同时安装三或四个不同放大倍数的物镜，通过转换器绕轴旋转而变换不同的物镜。目镜安装在目镜镜筒上，目镜筒用固定螺钉固定在连接座上且成45º倾斜，便于操作者观察。4、金相显微镜的使用金相显微镜是精密，贵重的光学仪器，必须细心使用，要做到轻柔缓。（1）根据要观察的试样，选择合适的放大倍数，按放大倍数要求，选配好物镜及目镜，并分别安装的物镜转换器和目镜镜筒上。(2)移动载物台，使物镜位于载物台中心孔的中央，然后把金相试样磨面朝下放在载物台上。(3)将光亮度调节旋钮置于亮度最低位置，接通电源，或通过低压变压器接通电源，再慢慢推进光亮度

8、调节旋钮至所需亮度为止，关机时应将光亮度调节旋钮置于亮度最低位置。（4）旋转粗焦手轮进行调焦，当呈现模糊的影像时，再旋转微焦手轮进行调焦，直到观察到清晰的像为止。（5）调节孔径光阑和视场光阑的