金相顯微鏡原理及應(yīng)用百科

什么是金相顯微鏡|產(chǎn)品百科
 

一、什么是金相顯微鏡

光學(xué)顯微鏡依據(jù)使用場景和功能結(jié)構(gòu)的不同，有不同種類劃分，如用來觀察切片的生物顯微鏡、觀察細(xì)胞培養(yǎng)的倒置生物顯微鏡、觀察熒光標(biāo)記的熒光生物顯微鏡等，此外還有用于材料、金屬觀察分析等工業(yè)等領(lǐng)域的金相顯微鏡，這篇文章將從金相顯微鏡的基本應(yīng)用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、觀察方式、與生物顯微鏡的區(qū)別等方面帶大家了解清楚。

 

金相顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域
 

 

薄膜厚度測量

（1）鋼鐵等金屬合金材料的相面觀察分析，如各類鋼材的金相組織觀察

（2）印刷電路板、硅片、液晶板、纖維、鍍涂層、工件等表面狀況分析檢測

 

 

金相顯微鏡的特點(diǎn)：

由于應(yīng)用場景和觀察試樣的差異，金相顯微鏡在結(jié)構(gòu)部件、觀察方式上有不同的選擇：
（1）正置VS倒置
正置結(jié)構(gòu)一般指載物臺(tái)在物鏡下方，倒置結(jié)構(gòu)指載物臺(tái)在物鏡上方，根據(jù)試樣不同，選擇不同結(jié)構(gòu)形式。主要考慮以下兩點(diǎn)：
①制樣要求。正置結(jié)構(gòu)工作空間較小，試樣尺寸不能過大，同時(shí)要求試樣的底面和觀測平面保持水平，尤其在進(jìn)行高倍率觀測表面時(shí)，試樣表面傾斜會(huì)導(dǎo)致局部失焦；倒置結(jié)構(gòu)上部空間無限制，可對大型工件進(jìn)行觀測，同時(shí)只需保持工件底部水平。

②是否需要透射。無限遠(yuǎn)金相正置結(jié)構(gòu)一般具有反射和透射觀察功能，試樣可以是透明或不透明材質(zhì)，可以用透反射同時(shí)照明；金相倒置結(jié)構(gòu)一般采用反射光路，從底部進(jìn)行觀測。

 

（2）反射VS透射
反射指照明光從物鏡射出，經(jīng)過試樣表面后反射進(jìn)入物鏡，透射是指光線從聚光鏡出發(fā)透過試樣后進(jìn)入物鏡，后者一般要求試樣為透明材質(zhì)。

反射是金相顯微鏡的典型照明方式，適合看不透明樣品，固定筒長時(shí)代的正置金相顯微鏡筒長只有落射，因?yàn)槠涔鈱W(xué)特性，使用落射和使用透射成像有倍率差異，會(huì)導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，同時(shí)使用透反射還會(huì)產(chǎn)生模糊。

 

（3）明場光源：鹵素?zé)鬡S LED燈

鹵素?zé)羯珳卦?200K左右，發(fā)黃光，光線柔和，光譜接近太陽光，顯色性好，穿透性強(qiáng)，成本較低，但發(fā)熱大，色溫隨亮度變化變化，一般搭配濾色片調(diào)色使用；LED燈有3200K暖白光和5000K以上冷白光兩類，色溫恒定，亮度高，能效好，壽命長。使用者可根據(jù)觀察習(xí)慣及預(yù)算，選擇不同的光源。

 

（4）觀察方式：明場VS暗場VS偏光VS微分干涉（DIC）
應(yīng)用于材料方面的金相顯微鏡主要有四種觀察方式，樣品中的差異在不同觀察方式的圖像中有不同的特征。

①明場：利用照明光線直接照射在被測試樣上反射或透射后觀察，適用于常規(guī)組織的檢測，如珠光體、鐵素體、馬氏體等金相組織的觀察；

 

明美正置金相顯微鏡MJ43在20X物鏡拍攝下的金相組織

 

②暗場：利用丁達(dá)爾效應(yīng)所產(chǎn)生的光的衍射、繞射，通過在試樣表面散射進(jìn)行成像，可以觀察細(xì)小塵埃、極細(xì)的劃痕裂縫、凹凸及鑒別透明非金屬夾雜的色彩等細(xì)節(jié)。
 

暗場下的細(xì)小劃痕
（明美顯微鏡MJ33，10X物鏡）
 

暗場下的砂紙粉末

 

③偏光：對具有雙折射性的物質(zhì)進(jìn)行檢查，如多相合金中相的鑒別、各向異性金屬組織顯示、非金屬夾雜物的鑒別、半導(dǎo)體材料、液晶、結(jié)晶、金屬組織、礦物、纖維等表面觀察等。
 

偏光觀察下的礦物晶體

 

④微分干涉（DIC）：利用直線偏振光通過DIC棱鏡（渥拉斯通棱鏡Wollanston prism）后的干涉現(xiàn)象，形成明暗和對比度變化，可進(jìn)行立體觀察，可應(yīng)用于各相組織在拋光下的識(shí)別，可清楚地顯示明場下觀察不清楚的相，也可觀察液晶模組的壓焊粒子，硅片的結(jié)晶缺陷、磁頭研磨面的損傷檢測、金屬組織、礦石表面、涂裝面等。
 

明美金相顯微鏡MJ33在10X物鏡下拍攝的微分干涉圖像

 

 

四種觀察方式對比：①明場，鏡面處亮；②微分干涉（DIC），立體感 ③偏光，雙折射性的巖石；④暗場，劃痕處與邊緣亮

按照現(xiàn)代儀器設(shè)備“模塊化設(shè)計(jì)，積木式結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)理念，這四種觀察方式并不一定固化在每一臺(tái)金相顯微鏡上，而是以明場作為基本核心，其他功能按需進(jìn)行升級(jí)，前提是金相臂留了升級(jí)空間。如暗場觀察是在明場基礎(chǔ)上升級(jí)暗場塊和明暗場物鏡、偏光是在明場基礎(chǔ)上升級(jí)起偏器和檢偏器、DIC則是在偏光基礎(chǔ)上升級(jí)更高功率的光源、一對DIC棱鏡和DIC物鏡。

 

二、金相顯微鏡與生物顯微鏡的不同

金相顯微鏡和生物顯微鏡在光學(xué)成像原理等方面有很多一致性，但在結(jié)構(gòu)、部件等方面也存在區(qū)別：

（1）載物臺(tái)

金相顯微鏡對樣品尺寸形式并無嚴(yán)格規(guī)定，如果是透反射照明，載物臺(tái)中間通常放置一塊透明玻璃，可以隨意放置微小固體樣本進(jìn)行觀測；生物顯微鏡一般是使用樣品夾對樣本玻片進(jìn)行支撐固定，載物臺(tái)中間一般是鏤空的，以便實(shí)現(xiàn)油浸物鏡高倍觀察。

 

（2）照明方式

生物顯微鏡一般采用透射照明，用來觀察透明和半透明的樣本，而金相顯微鏡首先要求反射照明，以便觀察不透明的樣品，正置金相顯微鏡還可能有透射照明。

 

（3）物鏡的區(qū)別
生物顯微鏡的物鏡一般對玻片厚度有要求（載玻片1.2mm左右，蓋玻片0.17mm），其物鏡通常標(biāo)有 “∞/0”（不用蓋玻片）、“∞/0.17”（需要0.17mm蓋玻片）、“∞/1.2”（倒置顯微鏡）、“∞/-”（可以加也可以不加蓋玻片），這是為了校正玻璃對于光折射的影響。金相顯微鏡的物鏡通常標(biāo)有“∞/0”或“∞/-”，同時(shí)在工作距離上，金相顯微鏡一般比生物顯微鏡的物鏡要大，同倍率的景深會(huì)更大，數(shù)值孔徑NA更低。

另外，生物顯微鏡沒有專門的暗場物鏡，而金相暗場一般需要專門的BD明暗場物鏡。
 

可用于金相顯微鏡的物鏡，標(biāo)有“∞/0”、“∞/-”

 

用于倒置生物顯微鏡的物鏡，標(biāo)有“∞/1.2”、“∞/-”

 

三、明美解決方案

（1）可實(shí)現(xiàn)多種觀察方式的正置金相顯微鏡

推薦：正置金相顯微鏡MJ31/MJ33/MJ43+顯微相機(jī)MSX11/MSX2/MDX10

 

 

• 具備反射/透射觀察，可選鹵素?zé)艉蚅ED光源
• 模塊化設(shè)計(jì)，安裝升級(jí)簡易便捷
• 標(biāo)配明場、暗場、偏光觀察方式，可升級(jí)DIC觀察
• 標(biāo)配半復(fù)金相明場物鏡，高清晰度高色彩還原

 

（2）適用于大工件等樣品檢測的倒置金相顯微鏡

推薦：倒置金相顯微鏡MJ42+顯微相機(jī)MSX11/MSX2/MDX10
 

• 倒置結(jié)構(gòu)適用于大尺寸工件檢測
• 標(biāo)配鹵素?zé)艄庠�，可升�?jí)為LED光源
• 可實(shí)現(xiàn)明場、暗場、偏光觀察方式
• 緊湊穩(wěn)定高剛性主機(jī)架，可承重大尺寸工件

明美是國家高新技術(shù)企業(yè)，創(chuàng)立于2003年，專注顯微成像產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，致力于顯微領(lǐng)域的自動(dòng)化、智能化、國產(chǎn)化，曾屢獲國家創(chuàng)新基金支持，被認(rèn)定為省顯微成像工程技術(shù)研究中心，迄今已為全球10萬+用戶提供過產(chǎn)品及服務(wù)。

公司以品質(zhì)謀發(fā)展，以服務(wù)為宗旨，已通過ISO9001、ISO14001、ISO13485等管理體系認(rèn)證，擁有醫(yī)療器械生產(chǎn)資質(zhì)，獲得近百個(gè)專利、軟著。在全國設(shè)有20多個(gè)網(wǎng)點(diǎn)，提供完善服務(wù)。

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