金相顯微鏡是對(duì)金屬材料的金相組織進(jìn)行分析的重要光學(xué)儀器。金相學(xué)主要指借助光學(xué)(金相)顯微鏡和體視顯微鏡等對(duì)材料顯微組織、低倍組織和斷口組織等進(jìn)行分析研究和表征的材料學(xué)科分支,既包含材料顯微組織的成像及其定性、定量表征,亦包含必要的樣品制備、準(zhǔn)備和取樣方法。其主要反映和表征構(gòu)成材料的相和組織組成物、晶粒(亦包括可能存在的亞晶)、非金屬夾雜物乃至某些晶體缺陷(例如位錯(cuò))的數(shù)量、形貌、大小、分布、取向、空間排布狀態(tài)等。
金相顯微鏡具有特殊的照明系統(tǒng)。它的照明光源大都裝置在鏡體的側(cè)面或后下方,為了達(dá)到使光線能攝入物鏡再攝入目鏡的目的,就必須在兩光軸的交點(diǎn)裝上一個(gè)反射鏡(平面鏡或棱鏡)使光線垂直轉(zhuǎn)向,如果光源設(shè)計(jì)在金相顯微鏡的底部時(shí),其照明光束直接通過(guò)物鏡射到金相試樣表面,由試樣表面反射給物鏡而成像,后再由反射鏡作垂直轉(zhuǎn)向,由于其起垂直照明的作用,故稱為“垂直照明器”。
金相顯微鏡是采用不同形式的反射鏡使光束(或象)轉(zhuǎn)向,照明方式有明視場(chǎng)和暗視場(chǎng)照明兩種。
1.明視場(chǎng)照明
明視場(chǎng)照明是金相顯微鏡常用的一種照明方式,它是依靠垂直照明器將光源的光線發(fā)射給物鏡,由物鏡再將垂直或近似垂直的光線,照射在金相試樣的磨面上。然后由試樣磨面上反射過(guò)來(lái)的光線又垂直通過(guò)物鏡給予放大,后由目鏡再予以二次放大。在一般老式的金相顯微鏡中,常選用45度傾斜平面玻璃和全反射棱鏡作為垂直照明器。大型臥式金相顯微鏡,其明視場(chǎng)照明系統(tǒng)中,大部分都具備這兩種照明裝置,它的變化依靠手柄的前后或左右移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。平面玻璃和全反射棱鏡作為垂直照明器,雖然都既能反射光線也能透射光線。
2.暗視場(chǎng)照明
暗視場(chǎng)和明視場(chǎng)的不同之處,主要是光程的分布和照明效果。光源的平行光線被環(huán)形光欄阻擋,中心的光線不能通過(guò),就形成了空心的環(huán)形光束射入垂直照明器,從而使光線經(jīng)過(guò)物鏡的外圍透射在特制反射聚光鏡上,由它將光線反射在金相試樣的磨面上,因其反射過(guò)來(lái)的光傾斜角度極大,如果試樣是個(gè)拋光鏡面,使試樣上的光線仍以極大的傾斜度向反方向反射,不可能進(jìn)入物鏡,故視域呈一片黑暗色,只有試樣的凹洼處光線發(fā)射進(jìn)入物鏡,故在顯微鏡暗場(chǎng)下觀察試樣時(shí)和明視場(chǎng)下恰恰相反。