金相顯微鏡的成像原理

金相顯微鏡的成像原理

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。

1．金相顯微鏡的成象原理簡介

人眼對客觀物體細節的鑒別能力是很低的，一般是在0.15～0.30mm間。因此，觀察認識客觀物體的顯微形貌，必需藉助顯微鏡。

顯微鏡放大的光學系統由兩級組成。*級是物鏡，細節AB通過物鏡得到放大的倒立實角A₁B₁。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，還需第二次放大。第二級放大是通過目鏡來完成。當經*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。

（1） 物鏡的成象

根據幾何光學可知，當被觀察的物體處于該透鏡的一倍焦距與二倍焦距之間時，物體的反射光通過物鏡經折射后在透鏡的另一側可以得到一個放大的倒立實像。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。見圖1-1。

L——F₁到實象間的距離；

  M_物——物鏡放大倍數。

（2） 目鏡的成象                              

同樣據幾何光學成象規律可知，當被觀察物體處于該透鏡的一倍焦距以內時，人眼通過透鏡觀察，可以在250mm遠處看到一個放大了的正立虛象（250mm在這里稱為明視距離）。見圖1-2。

250——人眼的明視距離（mm）/；        

      M_目——目鏡的放大倍數。

 （3） 顯微鏡的成象

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。見圖1-3。

2．透鏡的象差

物鏡是顯微鏡中zui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。

透鏡的象差按其產生的原因一般作如下分類：

平面鑒別能力是指物鏡對顯微組織所能獲得清晰可分映象的能力。分辨率一般用能分辨兩點間zui小距離d的倒數（1/d）表示。一般來講從實用的角度分辨率只是一個比較數。而兩點間zui小距離d對實用有重要意義。