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材料显微镜常见的几种观察方法

时间: 2017-12-05 12:20 编辑: 北京瑞科中仪阅读:

近年来,我国已跃居世界“制造大国”的行列,但距离“制造强国”还有很长一段路要走,人们希望在产品上看到“中国创新”而非“中国制造”,然而创新非易事,自然离不开对材料的要求,而且现在制造业也在被要求在节能减排的条件下,不但能制造出外形尺寸精确的制品,更必须产出和设计出具有精确内部组织的构件。因此制造业对材料内部的组织成分也有了更严格的要求。因此材料显微镜的存在价值越来越高。
显微镜的发明为人类发现自然、改造自然提供了便利的工具,显微镜像一个万能的“探照灯”,深入到每一个肉眼无法看到的角落,在传统的习惯上,用于医学和生物学的采用透射照明方式的显微镜称为生物显微镜,对于采用反射照明观察不透明物体的显微镜,称其为材料显微镜或金相显微镜。这里只对材料显微镜的几种观察方法作简单介绍。
材料显微镜常见的几种观察方法
其他光学显微镜一般都有明场、暗场、相衬、微分干涉相衬、正交偏光、锥光偏光和荧光等七种观察方式,以及后来出现的激光共聚焦的观察方法。观察方法都随着各种样品的特性不同而有所区别。相衬观察方法主要是针对有相位变化的透明样品,比如生物的切片等;锥光偏光针对要测量光轴的样品,如岩矿等晶体;荧光观察的方法主要用于染料标记的生物样品和如石油等可自发荧光的有机样品,但是这些观察方法都不适用于对材料的观察分析,这就奠定了材料显微镜仅有的四种观察方法,即明场、暗场、正交偏光、微分干涉相衬。然而现代光学仪器的“模块化设计,积木式结构”的设计,材料显微镜的四种观察方法并不需要固化在每台材料显微镜上,而是以明场作为核心,将其他功能组合在正在使用的显微镜上,明显的例子就是在最基本有明场和暗场功能的显微镜上插入起偏镜和检偏镜后就增加了正交偏光的功能,再在之上插入Wollanstonprism就增加了微分干涉相称的功能。以下对材料显微镜的四种观察方法作简单介绍。
一、明场观察
明场观察是在材料的金相组织研究中主要的观察方法,具体原理是当入射光线以垂直或者近似垂直的方向照射在样品的表面,试样表面的发射光线就会在物镜成像,假使样品是一个镜面,那么在视场内就是明亮的一片,样品的组织就会将呈色影像衬映在明亮的视场内,于是称其为“明场”,这种观察方法称为明场观察。如下图所示。
材料显微镜常见的几种观察方法
二、暗场观察
暗场照明是指通过物镜的外围来照明样品,照明光线无法入射到物镜内,就可以得到样品表面绕过入射光而形成的像。假使样品是一个镜面,由试样上反射的光线仍以极大的倾斜角向反方向反射,无法进入物镜,在视场内是漆黑一片,只有试样凹凸之处才有光线反射进人物镜,样品上的组织将以亮白影像映衬在漆黑的视场内,称之“暗场”,这种观察方法称为暗场观察。如下图所示。
材料显微镜常见的几种观察方法
暗场观察和明场观察原理一致,但效果却相反,在两种观察方法下的视场成像如下图所示。
材料显微镜常见的几种观察方法
左边为明场观察方法下的样品图,右边为暗场观察方法下的样品图。
三、偏振光观察
偏振光就是指将振动均衡的自然光局限在垂直于传播方向的某一方向上,则这时的光就称为“偏振光”,采用此种光的观察方法称为偏振光观察。如下图所示。
材料显微镜常见的几种观察方法
(1)起偏镜,能将自然光变成偏振光的器件。
(2)检偏镜,检测光线是否为偏振光的器件。
四、微分干涉相衬观察
微分干涉相衬是利用偏光干涉的原理,形成照明,该照明光源发出一束光线经聚光镜射入起偏镜,形成一条偏振光,经半透反射镜射入后,产生一个具有微小夹角的寻常光(O光)和非常光(e光)的相交平面,再经过物镜射向样品,反射后再经握拉斯登棱镜合成一束光,通过半透反射镜在检偏镜上与这两束光重合产生相干光束,在目镜焦平面上形成干涉图像。这种观察方法称为微分干涉相衬观察。
以上四种为材料显微镜的观察方法,适用于任何材料显微镜,当然每种观察方法的原理因编者能力所限,所以这里只做简单介绍,注意事项也不再列举,详情也可咨询相关专业人员。

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