《光学显微镜的使用》PPT课件

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1、第一章光学金相显微镜的结构与使用材料实验中心:师琳金相分析是人们通过金相显微镜来研究金属和合金显微组织大小、形态、分布、数量和性质的一种方法。显微组织是指如晶粒、包含物、夹杂物以及相变产物等特征组织。利用这种方法来考查如合金元素、成分变化及其与显微组织变化的关系：冷热加工过程对组织引入的变化规律；应用金相检验还可对产品进行质量控制和产品检验以及失效分析等。概　　述金相显微镜的成象原理人眼对客观物体细节的鉴别能力是很低的，一般是在0.15~0.30mm间。因此，观察物体的显微形貌，必需藉助显微镜。显微镜放大的光学系统由两级组成。第一级是物镜，细节AB通过物镜得到放大的倒立

2、实角A1B1。A1B1的细节虽已为被区分开，但其尺度仍很小，仍不能为人眼所鉴别，因此，还需第二次放大。第二级放大是通过目镜来完成。当经第一级放大的倒立实象处于目镜的主焦点以内时，人眼可通过目镜观察到二次放大的A3B3的正立虚象。观察物体的细节经物镜放大后的实象落到目镜主焦点以内后，人眼观察可看到经两次放大后的虚象。A3B3虚象就是经物镜和目镜两次放大后的组合物象。显微镜成象原理图透镜的象差物镜是显微镜中最重要的光学器件。现代物镜多是由多块透镜组合成的复合透镜构成。物镜的放大倍数主要决定于物镜前透镜的尺寸及曲率。前透镜以后的一系列透镜称为“后透镜”，后透镜主要是为了校正透

3、镜的象差，以达到提高成象质量的目的。透镜的象差透镜的象差按其产生的原因一般作如下分类：以上的象差对显微镜成象影响最大的是球面象差、象域弯曲和多色象差。(1)球面象差产生的原因是由于球面单片透镜的中心与边缘厚薄不同，即使是单色光通过时也将产生不同的折射，通过透镜后不焦集于一点，轴上象点被一个弥散的光斑所代替，这就是球面象差。为了改善球面象差，现在都采用复合透镜，即在主透镜前加一发散凹透镜。尽管如此，并不能完全消除，因此在使用显微镜是可以通过适当调节孔径光阑的大小加以改善。球面象差(2)象域弯曲直立物体通过透镜后得到弯曲的映象，称为象域弯曲。其形成原因是由远轴细光束倾斜射入

4、透镜造成的。这种象差对金相显微摄影尤为不利，所以在金相摄影时；应选用平面消色差和平面复消色差物镜，因为它们对视场边缘进行了色差校正。象域弯曲(3)多色象差多色象差是指白色光通过透镜后，由于折射引起光的分解（色散）所造成的一系列采色群象现象。其中又分为纵向色差和横向色差。纵向色差是指从轴上某一点发出的非单色光的光束，由于组成中包括有不同（λ）的光波，将会发生色散，致使这些光线交于轴上不同的点，形成一系列群象的色差现象。横向色差。由于各种颜色光线折射率不同，故焦距也不同，但因为放大倍数与焦距有关，所以目的物上不在轴上的点在离轴不同的距离处成象，这时便产生横向色差，也称为放大

5、色差。物镜和目镜１物镜的成象根据几何光学可知，当被观察的物体处于该透镜的一倍焦距与二倍焦距之间时，物体的反射光通过物镜经折射后在透镜的另一侧可以得到一个放大的倒立实像。为了充分发挥物镜的能力，一般设计时是让被观察物体处于很接近于焦点处，因此计算其放大倍数时可以用物镜的焦距f。显微镜的成象质量、鉴别能力、有效放大倍数主要决定于物镜。物镜和目镜物镜种类对象域中心的校正对视场边缘的校正色差球差消色差物镜校正红、绿两波区校正黄、绿两波区未校正平面消色差物镜校正红、绿两波区校正黄、绿两波区已校正复消色差物镜校正红、绿、紫波区校正绿、紫两波区未校正平面复消色差物镜校正全波区校正绿、

6、紫两波区已校正(1)物镜的类型物镜的类型是根据透镜的象差、色差校正程度来分类的。其分类和校正情况参见表1-1。表1-1物镜的几种类型(２)物镜放大倍数物镜的放大倍数，是指物镜在线长度上放大实物倍数的能力指标。有两种方法，一种是直接在物镜上刻度出如8X、10X、45X等；另一种则是在物镜上刻度出该物镜的焦距f，焦距越短，放大倍数越高。前一种物镜放大倍数公式为　　　，L是光学镜筒长度，L值在设计时是很准确的，但在实际应用时，因不好量度，常用机械镜筒长。机械镜筒长度是指从显微镜目镜接口处到显微镜上物镜上物镜接口处之直线距离。每一物镜上都用数字标明了机械镜筒长度，在使用中如选用

7、另一台显微镜的物镜时，其机械镜筒长度必须相同，这时倍数才有效。否则，显微镜的放大倍数应予修正，应为：式中：C——为修正系数。修正系数可用物镜测微尺和目镜测微尺定度出来。物镜和目镜(３)物镜的数值孔径数值孔径是反映物镜的集光能力。集光能力与进入物镜之光线锥所张开的角度——孔径角有重要关系。根据理论的推算和试验证明：显微镜对于试样上细微部分的鉴别能力，主要决定于孔径角的大小。孔径角越大从试样上反射进入物镜的光线就越多，鉴别能力就高，呈象鲜明。在物镜上可以看到标有0.30或0.65或0.95等数值，这就是“数值孔径”的数值。数值孔径通常以符号“