金属学实验一：金相试样制备和显微镜的使用2010.ppt

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1、实验一：金相试样制备和显微镜的使用一、实验目的了解金相显微镜的构造原理；掌握金相显微镜的使用方法；掌握金相试样的制备方法；了解金相显微组织的显示方法。二、金相显微镜的构造和使用金相显微境的常见型式有台式、立式和卧式三大类。光学系统照明系统机械系统显微镜的放大作用主要由焦距很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。为了减少象差，显微镜的目镜和物镜都是由透镜组构成的复杂的光学系统，其中物镜的构造尤为复杂。图中的物镜和目镜都简化为单透镜。物体AB位于物镜的前焦点外但很靠近焦点的位置上，经过物镜形成一个倒立的放大实象A’B’，这个象位于目镜的物方焦距内但很靠近焦点的位置。目镜

2、将物镜放大的实象再放大成虚象A’’B”，位于观察者的明视距离(距人眼250mm)处，供眼睛观察。在视网膜上形成的是实象A”B”。显微镜的成象过程是个比较复杂的衍射相干过程，显微镜的分辨能力和放大能力都受到一定限制。目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2mm左右，有效放大率最大为1500～1600倍。显微镜的放大率M等于物镜的线放大率M1与目镜的角放大率M2的乘积。M1＝－L/f1，M2＝D/f2L为显微镜的光学镜筒长度，即从物镜的后焦点到所成实象的距离，f1为物镜的焦距，负号表示所成的象是倒立的，D为人眼睛的明视距离；f2为目镜的焦距。M＝－LD/f1f2单

3、片普通透镜所成的象，由于物理条件的限制，往往模糊不清或发生畸变，在实际成象中出现的所有缺陷和偏差都称为象差。象差一般分为两大类：一类是单色光成象时的象差，简称为单色象差，包括球面象差、彗形象差、象散和象域弯曲；另一类是多色光成象时的象差，称为色象差，这是由于介质对不同波长的光的折射率不同而引起的。对显微成象影响最大的有三种象差，即球面象差、色象差和象域弯曲。物镜的数值孔径(N.A.)：表示物镜收集光线的能力。数值孔径越大，物镜对试样上各点的反射光收集得就越多，成象质量就越好。显微镜的分辨率用它能清晰地分辨试样上两点间的最小距离d表示。d＝l/(2N.A.)l为入

4、射光的波长。显微镜的分辨率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径，与目镜无关。光源的波长可以通过滤色片来选择，蓝光的波长比黄绿光短，所以分辨率较黄绿光大25%。当光源的波长一定时，则可通过变化数值孔径来调节显微镜的分辨率。在空气介质中使用时，N.A.<1，这类物镜称为干类物镜。当物镜与试样之间充满松柏油介质（n=1.52）时，N.A.=1.4，这就是显微镜在高倍观察时所用的油镜头。每个物镜均有一个额定的N.A.值，刻在物镜体上。显微镜的有效放大倍数M：M＝（500～1000）N.A.放大率小于500N.A.时，人眼不能看清物镜已分辨的组织细节；放大率大于1000N

5、.A.时，人眼并不能看到更多的细节，物体的象反而不如故大率较低时清晰，这种放大称为“虚放大”或“无效放大”。问题：某显微镜采用40×物镜，其数值孔径为0.65，其有效放大倍数是多少？与之相配的目镜放大倍数的范围？有效放大倍数M＝（500～1000）N.A.＝325～650(×)（325～650）/40＝（8～16）×所以目镜放大倍数的有效范围是8～16×。目镜倍数大于16时，只是简单放大，且物象发晕；目镜倍数小于8时，不能充分发挥物镜的分辨能力。由灯泡1发光--聚光透镜组2会聚--反光镜8的反射--孔径光栏9--聚光镜3聚集到物镜的后焦面，通过物镜平行均匀照射-

6、-试样7的表面--反射光线--物镜组6、辅助透镜5--半反射镜4转向--辅助透镜11、棱镜12和棱镜13--形成一个倒立放大的实象--透镜14和目镜15放大--得到所观察试样表面的放大图像。照明系统在底座内装有一个低压（6～8V，15W）灯泡作为光源，由变压器降压供电。聚光镜、反光镜和孔径光阑15等装置在底座上；视场光阑14和另一聚光镜则安在支架上。通过以上一系列透镜及物镜本身的作用，试样表面获得了充分均匀的照明。机械系统在显微镜体的两侧有粗调和微动调焦手轮，两者在同一部位。转动粗调手轮6可以通过内部齿轮带动支承载物台的弯臂作上下运动。微调手轮5传动内部齿轮，使

7、其沿着滑轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格，表示上下微动2微米。齿轮箱上刻有白线指示微动升降的极限位置。机械系统载物台(样品台)用于放置金相试样。载物台和下面托盘之间有导架，移动结构采用粘性油膜联结。用手推动，可引导载物台在水平面上作一定范围的移动，以改变试样的观察部位。光学系统孔径光阑15和视场光阑14物镜：转换器呈球面形，上面有三个螺孔，可安装不同放大倍数的物镜。目镜简：呈45度倾斜安装在附有棱镜的半球形座上。目镜可转向90度呈水平状态，以配合照相装置进行金相显微摄影。金相显微镜的使用方法金相显微镜是一种精密光学仪器，在使用时要求细心和谨慎，严格按照使用规程

8、进行操作！！将显微镜的光