一、什么是金相显微镜
光学显微镜依据使用场景和功能结构的不同,有不同种类划分,如用来观察切片的生物显微镜、观察细胞培养的倒置生物显微镜、观察荧光标记的荧光生物显微镜等,此外还有用于材料、金属观察分析等工业等领域的金相显微镜,这篇文章将从金相显微镜的基本应用、结构特点、观察方式、与生物显微镜的区别等方面带大家了解清楚。
金相显微镜的应用领域
薄膜厚度测量
(1)钢铁等金属合金材料的相面观察分析,如各类钢材的金相组织观察
(2)印刷电路板、硅片、液晶板、纤维、镀涂层、工件等表面状况分析检测
金相显微镜的特点:
②是否需要透射。无限远金相正置结构一般具有反射和透射观察功能,试样可以是透明或不透明材质,可以用透反射同时照明;金相倒置结构一般采用反射光路,从底部进行观测。
反射是金相显微镜的典型照明方式,适合看不透明样品,固定筒长时代的正置金相显微镜筒长只有落射,因为其光学特性,使用落射和使用透射成像有倍率差异,会导致测量不准确,同时使用透反射还会产生模糊。
卤素灯色温在3200K左右,发黄光,光线柔和,光谱接近太阳光,显色性好,穿透性强,成本较低,但发热大,色温随亮度变化变化,一般搭配滤色片调色使用;LED灯有3200K暖白光和5000K以上冷白光两类,色温恒定,亮度高,能效好,寿命长。使用者可根据观察习惯及预算,选择不同的光源。
①明场:利用照明光线直接照射在被测试样上反射或透射后观察,适用于常规组织的检测,如珠光体、铁素体、马氏体等金相组织的观察;
明美正置金相显微镜MJ43在20X物镜拍摄下的金相组织
②暗场:利用丁达尔效应所产生的光的衍射、绕射,通过在试样表面散射进行成像,可以观察细小尘埃、极细的划痕裂缝、凹凸及鉴别透明非金属夹杂的色彩等细节。
暗场下的细小划痕
(明美显微镜MJ33,10X物镜)
暗场下的砂纸粉末
③偏光:对具有双折射性的物质进行检查,如多相合金中相的鉴别、各向异性金属组织显示、非金属夹杂物的鉴别、半导体材料、液晶、结晶、金属组织、矿物、纤维等表面观察等。
偏光观察下的矿物晶体
④微分干涉(DIC):利用直线偏振光通过DIC棱镜(渥拉斯通棱镜Wollanston prism)后的干涉现象,形成明暗和对比度变化,可进行立体观察,可应用于各相组织在拋光下的识别,可清楚地显示明场下观察不清楚的相,也可观察液晶模组的压焊粒子,硅片的结晶缺陷、磁头研磨面的损伤检测、金属组织、矿石表面、涂装面等。
明美金相显微镜MJ33在10X物镜下拍摄的微分干涉图像
四种观察方式对比:①明场,镜面处亮;②微分干涉(DIC),立体感 ③偏光,双折射性的岩石;④暗场,划痕处与边缘亮
按照现代仪器设备“模块化设计,积木式结构”的设计理念,这四种观察方式并不一定固化在每一台金相显微镜上,而是以明场作为基本核心,其他功能按需进行升级,前提是金相臂留了升级空间。如暗场观察是在明场基础上升级暗场块和明暗场物镜、偏光是在明场基础上升级起偏器和检偏器、DIC则是在偏光基础上升级更高功率的光源、一对DIC棱镜和DIC物镜。
二、金相显微镜与生物显微镜的不同
金相显微镜和生物显微镜在光学成像原理等方面有很多一致性,但在结构、部件等方面也存在区别:
金相显微镜对样品尺寸形式并无严格规定,如果是透反射照明,载物台中间通常放置一块透明玻璃,可以随意放置微小固体样本进行观测;生物显微镜一般是使用样品夹对样本玻片进行支撑固定,载物台中间一般是镂空的,以便实现油浸物镜高倍观察。
生物显微镜一般采用透射照明,用来观察透明和半透明的样本,而金相显微镜首先要求反射照明,以便观察不透明的样品,正置金相显微镜还可能有透射照明。
另外,生物显微镜没有专门的暗场物镜,而金相暗场一般需要专门的BD明暗场物镜。
可用于金相显微镜的物镜,标有“∞/0”、“∞/-”
用于倒置生物显微镜的物镜,标有“∞/1.2”、“∞/-”
三、明美解决方案
推荐:正置金相显微镜MJ31/MJ33/MJ43+显微相机MSX11/MSX2/MDX10
(2)适用于大工件等样品检测的倒置金相显微镜
推荐:倒置金相显微镜MJ42+显微相机MSX11/MSX2/MDX10