金相顯微鏡應(yīng)用領(lǐng)域及成像原理

　　金相顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域
 

　　黑色金屬金相檢驗(yàn)、有色金屬金相檢驗(yàn)、粉末冶金金相檢驗(yàn)、材料表面處理后組織鑒別及評(píng)定。
 

　　選材：材料的顯微組織與性能之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，據(jù)此可選擇合適的材料。
 

　　校核：原材料校核和工藝校核。
 

　　抽檢：產(chǎn)品制造流程對(duì)半成品進(jìn)行金相檢驗(yàn)，確保產(chǎn)品的顯微組織滿足下道工序的加工要求。
 

　　工藝評(píng)定： 判斷和鑒別產(chǎn)品工藝的合格。
 

　　在役評(píng)價(jià)： 為在役零件的安全性、可靠性及零件在役壽命提供依據(jù)。
 

　　失效分析： 發(fā)現(xiàn)工藝性和材料性缺陷，從而為失效原因的分析提供宏觀和微觀的分析依據(jù)。
 

　　金相顯微鏡的各成像原理
 

　　1、明視場(chǎng)、暗視場(chǎng)
 

　　明視場(chǎng)是顯微鏡觀察樣品較基本的一種觀察方式，在顯微鏡視場(chǎng)區(qū)呈現(xiàn)明亮的背景。其基本原理為，當(dāng)光源垂直或近似垂直的通過物鏡照射到樣品表面，經(jīng)樣品表面反射回物鏡使其成像。
 

　　暗視場(chǎng)照明方式與明視場(chǎng)不同的地方在于，在顯微鏡視場(chǎng)區(qū)呈現(xiàn)暗背景，明視場(chǎng)的照射方式為垂直或垂直入射，而暗視場(chǎng)的照射方式為通過物鏡以外的周圍斜射照明樣品，樣品就會(huì)對(duì)照射光線起到散射或反射的作用，經(jīng)過樣品散射或反射的光線進(jìn)入物鏡使樣品成像。暗視場(chǎng)觀察，可將在明視場(chǎng)下不易觀察的無色，細(xì)小的晶體或者顏色較為淺淡的細(xì)小纖維，在暗視場(chǎng)清楚觀察。
 

　　2、偏振光、干涉
 

　　光是一種電磁波，而電磁波是一種橫波，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。其定義為電矢量相對(duì)于傳播方向以一固定方式震動(dòng)的光。
 

　　光的偏振現(xiàn)象可以借助于實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行檢測(cè)。取兩塊相同的偏振片A、B，將自然光先通過**塊偏振片A，此時(shí)自然光也變成為偏振光，但因?yàn)槿搜蹮o法辨別所以就需要第二塊偏振片B。將偏振片A固定，偏振片B放置于與A同一水平面，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片B，即可發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨著B的轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)周期性的變化，每轉(zhuǎn)90°光強(qiáng)度會(huì)從*大逐漸減弱至*暗，接著再轉(zhuǎn)動(dòng)90°光強(qiáng)度會(huì)從*暗逐漸增強(qiáng)到*亮，故將偏振片A叫做起偏器，偏振片B叫做檢偏器。
 

　　干涉即為兩列相干波(光)在相互作用區(qū)疊加是產(chǎn)生的光強(qiáng)度加強(qiáng)或減弱現(xiàn)象。光的干涉主要分為雙縫干涉和薄膜干涉。雙縫干涉為兩個(gè)獨(dú)立的光源發(fā)出的光不是相干光，雙縫干涉的裝置使一束光通過雙縫后變?yōu)閮墒喔晒?，在光屏上相通形成穩(wěn)定的干涉條紋。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋；光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋為楊氏雙縫干涉。薄膜干涉為讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后,形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉。在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋(暗條紋)應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方。由于光波波長(zhǎng)極短，所以薄膜干涉時(shí)，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀察到干涉條紋。
 

　　3、微分干涉襯度DIC
 

　　金相顯微鏡DIC利用的是偏振光原理，透射式DIC顯微鏡主要有四個(gè)特殊的光學(xué)組件：起偏振鏡、DIC棱鏡Ⅰ、DIC棱鏡Ⅱ和檢偏振鏡。起偏振鏡直接裝在聚光系統(tǒng)的前面，使光線發(fā)生線性偏振。在聚光器中安裝DIC棱鏡，此棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的兩束光(x和y)，二者成一小夾角。聚光器將兩束光調(diào)整成與顯微鏡光軸平行的方向。*初兩束光相位一致，在穿過標(biāo)本相鄰的區(qū)域后，由于標(biāo)本的厚度和折射率不同，引起兩束光發(fā)生了光程差。在物鏡的后焦面處安裝了DIC棱鏡Ⅱ，它把兩束光波合并成一束。這時(shí)兩束光的偏振面(x和y)仍然存在。*后光束穿過第二個(gè)偏振裝置，即檢偏振鏡。在光束形成目鏡DIC影像之前，檢偏振鏡與偏光器的方向成直角。檢偏振鏡將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光，從而使二者發(fā)生干涉。x和y波的光程差決定著透光的多少。光程差值為0時(shí)，沒有光穿過檢偏振鏡；光程差值等于波長(zhǎng)一半時(shí)，穿過的光達(dá)到*大值。于是在灰色的背景上，標(biāo)本結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出亮暗差。為了使影像的反差達(dá)到*佳狀態(tài)，可通過調(diào)節(jié)DIC棱鏡Ⅱ的縱行微調(diào)來改變光程差，光程差可改變影像的亮度。調(diào)節(jié)DIC棱鏡Ⅱ可使標(biāo)本的細(xì)微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出正或負(fù)的投影形象，通常是一側(cè)亮，而另一側(cè)暗，這便造成了標(biāo)本的人為三維立體感。