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奧林巴斯金相顯微鏡的原理
閱讀：960 發(fā)布時(shí)間：2016-3-31
奧林巴斯金相顯微鏡的原理
放大系統(tǒng)是影響奧林巴斯金相顯微鏡用途和質(zhì)量的關(guān)鍵。主要由物鏡和目鏡組成。
顯微鏡的放大率為：
M顯=L/f物×250/f目=M物×M目 式中[m1] M顯——表示顯微鏡放大率；[m2] M物、[m3]M目 和[f2]f物、[f1]f目 分別表示物鏡和目鏡的放大率和焦距；L為光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度；250為明視距離。長(zhǎng)度單位皆為mm。
分辨率和象差透鏡的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量顯微鏡質(zhì)量的重要標(biāo)志。在金相技術(shù)中分辨率指的是物鏡對(duì)目的物的zui小分辨距離。由于光的衍射現(xiàn)象，物鏡的zui小分辨距離是有限的。德國(guó)人阿貝(Abb）對(duì)zui小分辨距離d提出了以下公式d=λ/2nsinφ式中λ為光源波長(zhǎng)； n為樣品和物鏡間介質(zhì)的折射系數(shù)（空氣；=1；松節(jié)油：=1.5）；φ為物鏡的孔徑角之半。
從上式可知，分辨率隨著和的增加而提高。由于可見光的波長(zhǎng)[kg2][kg2]在4000～7000之間。在[kg2][kg2]角接近于90的zui有利的情況下，分辨距離也不會(huì)比[kg2]0.2m[kg2]更高。因此，小于[kg2]0.2m[kg2]的顯微組織，必須借助于電子顯微鏡來觀察（見），而尺度介于[kg2]0.2～500m[kg2]之間的組織形貌、分布、晶粒度的變化，以及滑移帶的厚度和間隔等，都可以用光學(xué)顯微鏡觀察。這對(duì)于分析合金性能、了解冶金過程、進(jìn)行冶金產(chǎn)品質(zhì)量控制及零部件失效分析等，都有重要作用。
象差的校正程度，也是影響成象質(zhì)量的重要因素。在低倍情況下，象差主要通過物鏡進(jìn)行校正，在高倍情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正。透鏡的象差主要有七種，其中對(duì)單色光的五種是球面象差、彗星象差、象散性、象場(chǎng)彎曲和畸變。對(duì)復(fù)色光有縱向色差和橫向色差兩種。早期的顯微鏡主要著眼于色差和部分球面象差的校正，根據(jù)校正的程度而有消色差和復(fù)消色差物鏡。隨著不斷發(fā)展，金相顯微鏡對(duì)象場(chǎng)彎曲和畸變等象差，也給予了足夠的重視。物鏡和目鏡經(jīng)過這些象差校正后，不僅圖象清晰，并可在較大的范圍內(nèi)保持其平面性，這對(duì)金相顯微照相尤為重要。因而現(xiàn)已廣泛采用平場(chǎng)消色差物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡以及廣視場(chǎng)目鏡等。上述象差校正程度，都分別以鏡頭類型的形式標(biāo)志在物鏡和目鏡上。
光源 zui早的奧林巴斯金相顯微鏡，采用一般的白熾燈泡照明，以后為了提高亮度及照明效果，出現(xiàn)了低壓鎢絲燈、碳弧燈、氙燈、鹵素?zé)簟⑺y燈等。有些特殊性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈、鉈燈能發(fā)出單色光。
照明方式奧林巴斯金相顯微鏡與生物顯微鏡不同，它不是用透射光，而是采用反射光成像，因而必須有一套特殊的附加照明系統(tǒng)，也就是垂直照明裝置。1872年蘭（V.vonLang）創(chuàng)造出這種裝置，并制成了*臺(tái)金相顯微鏡。原始的金相顯微鏡只有明場(chǎng)照明，以后發(fā)展用斜光照明以提高某些組織的襯度。
放大系統(tǒng)是影響奧林巴斯金相顯微鏡用途和質(zhì)量的關(guān)鍵。主要由物鏡和目鏡組成。
顯微鏡的放大率為：
M顯=L/f物×250/f目=M物×M目 式中[m1] M顯——表示顯微鏡放大率；[m2] M物、[m3]M目 和[f2]f物、[f1]f目 分別表示物鏡和目鏡的放大率和焦距；L為光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度；250為明視距離。長(zhǎng)度單位皆為mm。
分辨率和象差透鏡的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量顯微鏡質(zhì)量的重要標(biāo)志。在金相技術(shù)中分辨率指的是物鏡對(duì)目的物的zui小分辨距離。由于光的衍射現(xiàn)象，物鏡的zui小分辨距離是有限的。德國(guó)人阿貝(Abb）對(duì)zui小分辨距離d提出了以下公式d=λ/2nsinφ式中λ為光源波長(zhǎng)； n為樣品和物鏡間介質(zhì)的折射系數(shù)（空氣；=1；松節(jié)油：=1.5）；φ為物鏡的孔徑角之半。
從上式可知，分辨率隨著和的增加而提高。由于可見光的波長(zhǎng)[kg2][kg2]在4000～7000之間。在[kg2][kg2]角接近于90的zui有利的情況下，分辨距離也不會(huì)比[kg2]0.2m[kg2]更高。因此，小于[kg2]0.2m[kg2]的顯微組織，必須借助于電子顯微鏡來觀察（見），而尺度介于[kg2]0.2～500m[kg2]之間的組織形貌、分布、晶粒度的變化，以及滑移帶的厚度和間隔等，都可以用光學(xué)顯微鏡觀察。這對(duì)于分析合金性能、了解冶金過程、進(jìn)行冶金產(chǎn)品質(zhì)量控制及零部件失效分析等，都有重要作用。
象差的校正程度，也是影響成象質(zhì)量的重要因素。在低倍情況下，象差主要通過物鏡進(jìn)行校正，在高倍情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正。透鏡的象差主要有七種，其中對(duì)單色光的五種是球面象差、彗星象差、象散性、象場(chǎng)彎曲和畸變。對(duì)復(fù)色光有縱向色差和橫向色差兩種。早期的顯微鏡主要著眼于色差和部分球面象差的校正，根據(jù)校正的程度而有消色差和復(fù)消色差物鏡。隨著不斷發(fā)展，金相顯微鏡對(duì)象場(chǎng)彎曲和畸變等象差，也給予了足夠的重視。物鏡和目鏡經(jīng)過這些象差校正后，不僅圖象清晰，并可在較大的范圍內(nèi)保持其平面性，這對(duì)金相顯微照相尤為重要。因而現(xiàn)已廣泛采用平場(chǎng)消色差物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡以及廣視場(chǎng)目鏡等。上述象差校正程度，都分別以鏡頭類型的形式標(biāo)志在物鏡和目鏡上。
光源 zui早的奧林巴斯金相顯微鏡，采用一般的白熾燈泡照明，以后為了提高亮度及照明效果，出現(xiàn)了低壓鎢絲燈、碳弧燈、氙燈、鹵素?zé)簟⑺y燈等。有些特殊性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈、鉈燈能發(fā)出單色光。
照明方式奧林巴斯金相顯微鏡與生物顯微鏡不同，它不是用透射光，而是采用反射光成像，因而必須有一套特殊的附加照明系統(tǒng)，也就是垂直照明裝置。1872年蘭（V.vonLang）創(chuàng)造出這種裝置，并制成了*臺(tái)金相顯微鏡。原始的金相顯微鏡只有明場(chǎng)照明，以后發(fā)展用斜光照明以提高某些組織的襯度。