光學金相顯微鏡的結構與使用第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日光學金相顯微鏡的結構與使用

1、原理概述2、金相顯微鏡的構造與使用3、金相顯微鏡的保養與維護4、實驗部分第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日１、原理概述

金相分析是人們通過金相顯微鏡來研究金屬和合金顯微組織大小、形態、分布、數量和性質的一種實驗方法。

顯微組織是指如晶粒、包含物、夾雜物以及相變產物等特征組織。利用這種方法來考查如合金元素、成分變化及其與顯微組織變化的關系；冷熱加工過程對組織引入的變化規律；應用金相檢驗還可對產品進行質量控制和產品檢驗以及失效分析等。第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.1金相顯微鏡的成象原理簡介

顯微鏡放大的光學系統由兩級組成。第一級是物鏡，細節AB通過物鏡得到放大的倒立實角A1B1。為了充分發揮物鏡的能力，一般設計時是讓被觀察物體處于很接近于焦點處，因此計算其放大倍數時可以用物鏡的焦距f。第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日物鏡放大倍數：經物鏡放大后A1B1的細節雖已為被區分開，但其尺度仍很小，仍不能為人眼所鑒別，因此，還需第二次放。第二級放大是通過目鏡來完成。當經第一級放大的倒立實象處于目鏡的主焦點以內時，人眼可通過目鏡觀察到二次放大的A3B3的正立虛象

第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日目鏡的放大倍數：式中：f目—目鏡的焦距；250—人眼的明視距離(mm)/；M目—目鏡的放大倍數。

圖1-2目鏡放大成象原理圖第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日

被觀察物體的細節經物鏡放大后的實象落到目鏡主焦點以內后，人眼觀察可看到經兩次放大后的虛象。A3B3虛象就是經物鏡和目鏡兩次放大后的組合物象。顯微鏡總的放大倍數：圖1-3顯微鏡成象原理圖第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.2透鏡的象差

物鏡是顯微鏡中最重要的光學器件。現代物鏡多是由多塊透鏡組合成的復合透鏡構成。物鏡的放大倍數主要決定于物鏡前透鏡的尺寸及曲率。前透鏡以后的一系列透鏡稱為“后透鏡”，后透鏡主要是為了校正透鏡的象差，以達到提高成象質量的目的。透鏡的象差包括球面象差、象域彎曲和多色象差第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

球面象差產生的原因是由于球面單片透鏡的中心與邊緣厚薄不同，即使是單色光通過時也將產生不同的折射，通過透鏡后不焦集于一點，軸上象點被一個彌散的光斑所代替。

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直立物體通過透鏡后得到彎曲的映象，稱為象域彎曲。其形成原因是由遠軸細光束傾斜射入透鏡造成的

第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日

多色象差是指白色光通過透鏡后，由于折射引起光的分解（色散）所造成的一系列彩色群象現象。其中又分為縱向色差和橫向色差。第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.3物鏡和目鏡

、物鏡

A、物鏡的類型：第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日B、物鏡的性質

a.放大倍數：是指物鏡在線長度上放大實物倍數的能力指標。有兩種標示放大倍數的方法。一種是直接在物鏡上刻度出如8X、10X、45X等；另一種是在物鏡上刻度出該物鏡的焦距f，焦距越短，放大倍數越高。

L為機械鏡筒長：機械鏡筒長度是指從顯微鏡目鏡接口處到顯微鏡上物鏡上物鏡接口處之直線距離。每一物鏡上都用數字標明了機械鏡筒長度，

第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日b、分辨率

分辨率：指顯微鏡對觀察物體能分辨清楚的兩點之間的最小距離d。

d=λ/(2n·sinφ)c、數值孔徑

數值孔徑：數值孔徑是反映物鏡的集光能力。第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日

集光能力與進入物鏡之光線錐所張開的角度—孔徑角有重要關系。顯微鏡對于試樣上細微部分的鑒別能力，主要決定于孔徑角的大小，孔徑角越大從試樣上反射進入物鏡的光線就越多，鑒別能力就高，呈象鮮明。在物鏡上可以看到標有0.30或0.65或0.95等數值，這就是“數值孔徑”的數值。數值孔徑通常以符號“N.A”或“A”表示。

第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日N·A=n·sinφn—物鏡與觀察物之間的介質折射率；φ—物鏡孔徑角的半角，φ亦可稱角孔徑。從上式中可以看出，n和φ越大，N·A值也越大。增大N·A方法：①增大透鏡直徑，使φ增大會使球面象差和色象差增大，因此，在顯微物鏡中一般不采用。②縮短焦距，使φ增大③增大介質折光率n物鏡與試樣之間滴入一種折射率大又能透光的介質油（常用松柏油）浸油透鏡。第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日、目鏡

經過物鏡放大的象往往尺度還很小，細節還不能為人眼所分辨。目鏡能起到再放大的作用，使在顯微觀察時，在明視距離處能看到一個清晰放大的虛象。目鏡上通常表明了它的放大倍數，eg.WF10,WF12.5。第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日2、金相顯微鏡的構造與使用

2.1金相顯微鏡的分類按功能分：教學型、生產型、科研型。按結構型式分為：臺式、立式、臥式。此外還有紫外、紅外、高溫、低溫、偏光、相襯、干涉等各種特殊用途的金相顯微鏡。金相顯微鏡均主要由光學系統、照明系統、機械系統、附件裝置(包括攝影或其它如顯微硬度等裝置)組成。第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.2金相顯微鏡的結構

孔徑光闌的調節可以改變成象光束的大小和控制進入光學系統的光通亮。

視場光闌的大小對顯微鏡的分辨能力沒有影響，適當縮小可減少筒內的雜散光，增加圖相襯度。

第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.3光學顯微鏡的光路原理圖圖２-24×型金相顯微鏡的光舉系統1—燈炮2—聚光鏡組(一)3—聚光組(二)4—半反射鏡5—輔助透鏡(一)6—物鏡組7—反光鏡8—孔徑光闌9—視場光闌10—輔助透鏡11—棱鏡12—棱鏡13—場鏡14—接目鏡第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.4顯微鏡的照明系統

照明系統包括：光源、垂直照明器、光闌和濾光片。金相顯微鏡的照明分為明場照明和暗場照明，而明場照明又分為平面玻璃反射與棱鏡反射兩種。

a、明場照明：是光源光束經垂直照明器反射經物鏡垂直的射到試樣表面，由試樣反射的光線又垂直進入物鏡，經過物鏡、目鏡放大成像。特點：入射光和反射光均經過物鏡，在顯微鏡下觀察試樣表面凸處是亮的，凹處是暗的。第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日b、暗場照明：來自光源的平行光線，為環形光闌阻擋光束中心部分而成為空心光束，經垂直照明器空心光束沿著物鏡外殼投射到反射聚光鏡的弧形反射鏡面上，靠它反射的光線聚焦到試樣表面上，這種入射光傾角極大，在試樣光亮鏡面處，反射光仍以極大角度反射出去而不能進入物鏡。特點：在目鏡中看，是一片漆黑，相反，在凹陷部分呈現明亮。第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日光欄分為孔徑光闌和視場光闌。孔徑光欄主要是用來調節入射光束的大小，調節光路中