一、核心原理(與生物顯微鏡最大區(qū)別)
金屬不透光,不能用透射光,必須用落射式反射照明:
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光源發(fā)出光 → 經(jīng)分光鏡垂直向下反射
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穿過物鏡(兼作聚光鏡)→ 聚焦到拋光腐蝕后的樣品表面
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樣品不同組織反射光強弱不同 → 攜帶組織信息的反射光原路返回
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穿過分光鏡 → 經(jīng)目鏡 / 相機成像,呈現(xiàn)明暗對比的顯微組織
二、主要結(jié)構(gòu)
1. 光學(xué)系統(tǒng)(成像核心)
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物鏡:關(guān)鍵,常用 10×、20×、40×、100×(油鏡),決定分辨率與放大
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目鏡:常用 10×,二次放大
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總放大倍數(shù) = 物鏡倍數(shù) × 目鏡倍數(shù)
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現(xiàn)代多為無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng),便于加暗場、偏光、DIC 等附件
2. 照明系統(tǒng)
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光源:LED、鹵素?zé)、氙燈(可調(diào)亮度)
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關(guān)鍵部件:分光鏡、孔徑光闌、視場光闌、濾色片
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照明模式:明場(BF,最常用)、暗場(DF,看微小缺陷)、偏光(POL)、微分干涉(DIC)
3. 機械系統(tǒng)
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載物臺:帶 XY 移動,方便定位
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調(diào)焦機構(gòu):粗調(diào) + 微調(diào)
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鏡體:分正置式(物鏡在上,常規(guī)樣品)與倒置式(物鏡在下,適合大塊 / 厚重樣品)
4. 數(shù)碼 / 圖像系統(tǒng)
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可接相機 + 軟件,實現(xiàn)圖像采集、測量、分析、評級、存儲
三、樣品制備(必須做,否則看不清)
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切割:取代表性部位
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鑲嵌:不規(guī)則 / 小樣品用樹脂鑲嵌
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粗磨→細(xì)磨→拋光:得到鏡面
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化學(xué)腐蝕:用硝酸酒精等腐蝕劑,讓晶界 / 相界顯現(xiàn)
→ 只有拋光 + 腐蝕后,才能在鏡下看到清晰組織
四、主要應(yīng)用
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材料研發(fā) / 熱處理:看晶粒大小、相組成(鐵素體 / 珠光體 / 馬氏體等)、熱處理組織變化
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質(zhì)量控制 / 失效分析:檢測夾雜物、氣孔、裂紋、偏析、焊接缺陷
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表面 / 鍍層檢測:測鍍層厚度、均勻性、結(jié)合力(PCB、半導(dǎo)體、涂層)
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行業(yè):冶金、機械、汽車、航空、電子、新能源、地質(zhì)礦物
五、常見觀察模式對比
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模式
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特點
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主要用途
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明場(BF)
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平坦區(qū)域亮,組織襯度好
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常規(guī)組織觀察(晶粒、珠光體)
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暗場(DF)
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背景暗,邊緣 / 凸起亮
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微小夾雜物、裂紋、劃痕
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偏光(POL)
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利用偏振光
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各向異性材料、礦物、夾雜物
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微分干涉(DIC)
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立體感強
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微小高度差、晶界、精細(xì)組織
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六、關(guān)鍵參數(shù)
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放大倍數(shù):50–1000×(常用 100–500×)
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分辨率:約 0.2–0.5 μm(微米級)
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物鏡數(shù)值孔徑(NA):越大,分辨率越高、成像越亮
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