《材料金相实验方法》PPT课件

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1、光学金相分析光学分析是材料分析中最常使用的方法。根据光与物质相互作用性质的不同，光学分析方法可分为光谱法和非光谱法，前者测量光所引起原子、分子内部能级间跃迁产少的发射、吸收、散射波长或强度变化，分析组成材料的元素成分；后者则是测量光的传播方向、偏振性变化，分析材料的表面形貌和内部结构。1.眼睛人眼是十分精巧的光学系统，大多数光学仪器的用途都是为了改善和加强人的视觉。2.照相底片3.光子计数器4.电视型检测器光的检测光学显微分析光学显微分析是利用可见光观察物体的表面形貌和内部结构，观察透明的物体可以使用

2、透射显微镜，习惯上称为生物显微镜，因为它大量地被用来观察生物体；观察不透明物体只能使用反射式显微镜，称为金相显微镜，因为它是为光学金相分析而设计的。所谓光学金相分析，是根据金属样品表面各组成相的光学特性，对其进行光学研究，并给以定性、定量描述的一种分析入法。金相分析是研究金属材料最重要的方法之一，而且已经扩展到了非金属材料领域。金相样品一般都要在磨光和浸蚀后令其显示组成相，再进行观察。人们把能观察到的材料内部的各组成相的直观形貌称之为组织。光学金相的放大率在1—2500倍范围内，故有低倍和高倍之分，前

3、者是用眼睛(或借助放大镜)观察，后者是在显微镜下观察。光学金相显微镜金相显微镜是由许多光学元件按一定要求组合而成的精密光学仪器，有台式、立式、卧式等款式。金相显微镜一般由光学系统和机械系统组成。现代金相显微镜还配有多种用途的附件，以满足不同的分析研究需要。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″。最后的映像是经过物镜、目

4、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波

5、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

6、同的透镜组合起来互相补偿，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

7、光的波长越短，物镜的分辨率越高。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Apoc

8、hromat40/0.65160/0消色差程度：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