《材料分析技术》PPT课件

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1、第二章金相显微镜第1节显微镜的成像原理第2节显微镜的放大率第3节透镜的像差第4节物镜第5节目镜第6节照明系统几何光学原理适用条件：物体的几何尺寸远大于光波波长阿贝成像原理（光的衍射相干原理）适用条件：物体的几何尺寸接近或小于光波波长§2.1显微镜的成像原理一几何光学原理二、阿贝成像学说§2.2透镜的像差一、球面像差二、色差四、像域（场）弯曲§2.3显微镜的物镜一．数值孔径(NumericalAperture)1．定义：物镜收集光线的能力。物镜对试样上各点的反射光收集得越多，成相质量越好。2．表示法：数值孔径常用N.A.表示N.A.=

2、nsinφn-物镜与试样之间介质的折射率；φ-物镜孔径角的一半。3．影响因素（1）孔径角的大小。孔径角越大，物镜前透镜收集光线的能力就越大。孔径角的大小取决于前透镜的尺寸和物镜的工作距离。（2）物镜与试样之间介质的折射率。折射率越大，数值孔径越大。①干系物镜(介质为空气)：n＝1，N.A.=nsinφ<1，一般为0.9左右。②油浸物镜（介质为折射率较大的物质）：由于物镜与试样之间介质的折射率增大，因而进入物镜的光线增加，增加了数值孔径。孔径角为2φ的油浸物镜收集光线的能力相当于孔径角为2φ1的干系物镜。当介质为n＝1.515的松柏油

3、时，数值孔径值最大可达1.4左右。二．分辨率和有效放大率1.分辨率（1）定义：指显微镜能清晰地分辨试样上两点间最小距离的能力，用最小距离d表示。（2）影响因素：主要取决于物镜的分辨率，目镜只能放大物镜已分辨的细节。物镜分辨率：d=λ/(2N.A.)注意：对于一定波长的入射光，物镜的分辨率完全取决于物镜的数值孔径；数值孔径越大，分辨率就越高2．有效放大率（1）定义：为了充分利用物镜的分辨率，使操作者看清已被物镜分辨出的组织细节，显微镜必须有适当的放大率，引入有效放大率的概念。（2）表示方法：人眼的分辨率与物镜的分辨率之比值，即M=d’

4、/dd’-人眼在明视距离处能分辨的最小尺寸d-物镜能分辨的最小尺寸（3）有效放大率范围人眼在明视距离处的分辨距离为0.15～0.30mm。d’=0.15～0.30mmd=λ/(2N.A.)M=d’/d=2N.A.d’/λ=(0.3～0.6)N.A./λ设λ=0.55μm(黄绿光)则近似为:500N.A.

5、效放大”。N.A.=0.25，M有效=125～250，M实际=600〉250，成像不清楚；b)N.A.=0.95，M有效=475～950，475〈M实际=600〈950，成像质量较好可分辨珠光体叶层片。例:在放大率及照明光线波长相同的条件下，采用不同数值孔径的物镜观察珠光体组织。（4）应用：由物镜选择与之配合的目镜通过有效放大倍数，可以正确选择物镜与目镜的配合。不能用一只物镜来选配各种目镜来获得任意的放大倍数。例：选用N.A.=0.65的32倍物镜，当入射光为0.55μm时，M有效=（500～1000）N.A.=325～650，M目

6、=M有效/M物=(325~650)/32=10~20故应选择10～20倍目镜与之配合，如目镜低于10倍，则未充分发挥物镜的分辨率，如目镜高于20倍，会造成虚放大(无效放大)。三.焦深(垂直分辨率，景深)1．定义：表示物镜对高低不平的物体能够清晰成像的能力。2．表示3．影响因素：主要取决于物镜的数值孔径。物镜的数值孔径越大，其焦深越小。4．人眼观察时的焦深：人眼观察时的焦深比照相时大具体应用：由于物镜N.A.越大，其焦深越小。在物镜N.A.特别大的情况下,显微镜可以具有很好的分辨率，但焦深很小。因此要根据需要选用N.A.合适的物镜。当

7、显微镜用于高倍观察时，由于焦深小，只有在金相试样表面高低差别很小时，才能清晰成像，因而高倍观察所用的试样应浅腐蚀。211．工作距离（1）定义：物镜的工作距离是指显微镜准确聚焦后，试样表面与物镜的前端之间的距离。（2）影响因素：物镜的放大率。放大率越高，工作距离越短。四．工作距离与视场范围2．视场范围：（1）定义：是指显微镜中所观察到的试样表面区域的大小。（2）影响因素：物镜的放大率。视场范围与物镜的放大率成反比，放大率越高，视场范围越小。五、物镜的构造不同的物镜差异很大，但均可看作各种透镜固定在金属圆筒内的复式透镜组。(10×)消色

8、差物镜的结构如下：前透镜组：由双凹透镜和双凸透镜胶合而成，固定在物镜的前端，起放大作用；后透镜组：由一片双凸透镜和一片双凹透镜胶合在一起，固定在镜筒里，处于物镜前组之后，主要起到校正前透镜组的像差，提高成像质量的作用；六．物镜的基本类