材料科学基础：第一章 光学金相显微镜的结构与使用.ppt

第一章 光学金相显微镜的结构与使用
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，~　。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 。