金相显微镜的构造及使用

⾦相显微镜的结构与使⽤第⼀章光学⾦相显微镜的结构与使⽤⼀、原理概述⾦钉分析是⼈们通过⾦相显微镜来研究⾦属和合⾦显微组织⼤⼩、形态、分布、数量和性质的⼀种⽅法。

显微组织是指如晶粒、包含物、夹杂物以及相变产物等特征组织。

利⽤这种⽅法来考查如合⾦元素、成分变化及其与显微组织变化的关系：冷热加⼯过程对组织引⼊的变化规律；应⽤⾦相检验还可对产品进⾏质量控制和产品检验以及失效分析等。

1．⾦相显微镜的成象原理简介⼈眼对客观物体细节的鉴别能⼒是很低的，⼀般是在0.15~0.30mm 间。

因此，观察认识客观物体的显微形貌，必需藉助显微镜。

显微镜放⼤的光学系统由两级组成。

第⼀级是物镜，细节AB 通过物镜得到放⼤的倒⽴实⾓A 1B 1。

A 1B 1的细节虽已为被区分开，但其尺度仍很⼩，仍不能为⼈眼所鉴别，因此，还需第⼆次放⼤。

第⼆级放⼤是通过⽬镜来完成。

当经第⼀级放⼤的倒⽴实象处于⽬镜的主焦点以内时，⼈眼可通过⽬镜观察到⼆次放⼤的A 3B 3的正⽴虚象。

(1) 物镜的成象根据⼏何光学可知，当被观察的物体处于该透镜的⼀倍焦距与⼆倍焦距之间时，物体的反射光通过物镜经折射后在透镜的另⼀侧可以得到⼀个放⼤的倒⽴实像。

为了充分发挥物镜的能⼒，⼀般设计时是让被观察物体处于很接近于焦点处，因此计算其放⼤倍数时可以⽤物镜的焦距f 。

见图1-1。

11A B LM AB f ''=≈物物式中：f 物——接物镜焦距；L ——F 1到实象间的距离； M 物——物镜放⼤倍数。

(2) ⽬镜的成象同样据⼏何光学成象规律可知，当被观察物体处于该透镜的⼀倍焦距以内时，⼈眼通过透镜观察，可以在250mm 远处看到⼀个放⼤了的正⽴虚象(250mm 在这⾥称为明视距离)。

见图1-2。

⽬镜的放⼤倍数250M f =⽬⽬式中：f ⽬——⽬镜的焦距；250——⼈眼的明视距离(mm)/； M ⽬——⽬镜的放⼤倍数。

(3) 显微镜的成象图1-2 ⽬镜放⼤成象原理图被观察物体的细节经物镜放⼤后的实象落到⽬镜主焦点以内后，⼈眼观察可看到经两次放⼤后的虚象。

物镜放大倍数： 经物镜放大后A1B1的细节虽已为被区分开，但 其尺度仍很小，仍不能为人眼所鉴别，因此， 还需第二次放。
第二级放大是通过目镜来完成。当 经第一级放大的倒立实象处于目镜的主 焦点以内时，人眼可通过目镜观察到二 次放大的A3B3的正立虚象
应科院材料教研室钟涛生制作， 2006年11月
目镜的放大倍数： 250 M目 f目 式中： f目—目镜的焦距； 250— 人 眼 的 明 视 距离(mm)/； M目 —目镜的放大倍
应科院材料教研室钟涛生制作， 2006年11月
４、实
验 部
分
4.1实验目的 1.了解金相显微镜的成象原理及基本结构。 2.学习和初步掌握金相显微镜的使用方法。 4.2实验任务与步骤 1．结合显微镜实体，认真了解显微镜的光学成象原理。 2．仔细了解显微镜的结构——光源、光阑、垂直照明器、 暗场和偏光装置；目镜和物镜、物镜的标记等。 3．通过观察金相样品，学会正确的操作方法。如调焦、 孔径光阑和视场光阑的调节、暗场使用等。
应科院材料教研室钟涛生制作， 2006年11月
光栏 分为孔径光阑和视场光阑。 孔径光栏主要是用来调节入射光束的大小， 调节光路中光的强弱程度，它的大小对 成像质量有很大影响，缩小孔径光栏可 以使像清晰，但会降低分辨率。 视场光栏主要用来调节观察视野的大小， 以减少镜筒内部的反光和眩光，提高相 质。
应科院材料教研室钟涛生制作， 2006年11月
2.2 金相显微镜的结构
孔径光阑的调节可以 改变成象光束的大小和控制 进入光学系统的光通亮。 视场光阑的大小对显微 镜的分辨能力没有影响，适 当缩小可减少筒内的杂散光， 增加图相衬度。
应科院材料教研室钟涛生制作， 2006年11月
2.3光学显 微镜的 光路原 理图

4型金相显微镜实物图 1－载物台；2－镜臂；3－物镜转换器；4－微动座；5－粗 动调焦手轮；6－微动调焦手轮；7－照明装置；8－底座；9 －平台托架；10－碗头组；11－视场光栏；12－孔径光栏
A``
D A物体AB位于物镜的前焦点外但很靠近焦点的位置上，经过 物镜形成一个倒立的放大实像A`B`，这个像位于目镜的物方焦 距内但很靠近焦点的位置上，作为目镜的物体。目镜将物镜放 大的实像再放大成虚像A``B``，其位于观察者的明视距离处 （距人眼250mm），供人眼观察。
(三)金相显微镜的维护保养
金相显微镜是精密光学仪器，使 用者必须熟悉仪器，准确操作并注意维 护保养，只有这样才能保持仪器精度， 避免损坏，显微镜的维护保养主要包括 以下几个方面： 1. 防止机械损伤 2. 防尘 3. 防霉、防锈
1、 防止机械损伤
（1） 显微镜最怕强烈振动，一受冲击，透镜 和微调装置就容易损坏。附件及镜头拆装，必 须小心，防止碰撞和坠落。 （2） 搬动显微镜必须用双手，一手扶住镜 架，一手扶住底座，不使可动部分担负整个显 微镜的重量。 （3） 显微镜部件不要随意拆开分解，尤其是 物镜，其中透镜位置稍有变动就会使物镜失去 应有性能而不能使用。 （4） 载物台使用时不应防止过重的物体，以 防止升降机构损坏。
4. 按检验需要，选择物镜和目镜，并把它们分别装在物镜 转换器上和目镜筒内。
5. 缩小视场光栏，利用调节螺钉，使视场光栏中心与目镜视场中 心大致重合，然后再打开视场光栏，使其恰好消失于目镜视场 之外。 6. 调节孔径光栏使其直径在10mm左右，在其玻璃面放置一磨沙滤 色片或一绘图纸，移动或转动灯座以调节灯泡位置，使孔径光 栏获得最明亮均匀的照明，此时转动偏心圈将灯座固定。 7. 根据观察要求和物镜特性，调节孔径光栏大小。 8. 调节粗动调焦手轮，先使物镜与试样距离约1~2mm。然后从目 镜中观察，当镜筒中调节的亮度最大或出现模糊像时，再用微 动调焦手轮仔细调焦，直到物像清晰位置。

金相显微镜的构造及使用金相显微镜是用来观察金属材料的物理结构和组织性质的显微镜。

它能够通过放大和照射样品表面来显示金属材料中的晶粒结构、相和相界、孪晶等细微结构。

以下是金相显微镜的构造及使用方法。

金相显微镜通常由以下五个部件组成：1. 目镜：就是你所看到的显微镜的镜头，该镜头放大被检测物的图像。

2. 物镜：用于放大样品的物镜，根据不同的放大倍数，可以选择不同的物镜。

3. 灯源：显微镜上方的灯源可以有很多种，如LED灯、卤素灯、光纤灯、钨丝灯、氘灯等。

4. 样品台：样品台是用于安置待观察的样品的。

样品通常被夹在两片玻璃之间，以便观察时能够保持平整。

5. 调焦轮：调焦轮通常用于调节物镜与样品之间的距离。

1. 准备工具和样品：首先需要准备好金相显微镜和需要观察的金属样品。

2. 样品制备：对于新鲜金属样品，需要用打磨技术制成光滑的表面。

通常，该过程需要先磨到大约240号，然后逐渐加粗到1200号。

3. 光学照明：打开灯源并使其照射到样品上，确保样品表面均匀照射。

4. 调整目镜和物镜：调整目镜和物镜，使其合适的倍数，使图像清晰可见。

5. 在样品上移动光斑：当您使用金相显微镜时，需要通过移动光斑来观察样品上的不同区域。

可以使用物镜的刻度标记来控制移动距离。

6. 拍照：用摄像机或相机记录所看到的图像，或者使用观察型金相显微镜将其所见投射至影像观察平台上。

三、注意事项1. 金相显微镜在操作时要注意安全，注意不要碰到光源和热源。

2. 在观察样品之前，需要仔细检查和缺陷区域，以确保这些区域不会极端地受到照明的影响。

3. 样品移动过程中需要注意不要过度地扰动样品，以保持样品表面的光滑度。

4. 观察过程中不要触碰样品，以免留下指纹或划痕，影响观察效果。

5. 对于初学者，建议选择低倍和中倍的物镜，以获得更清晰的样品结构和组织图像。

此外，为了获得更好的观察效果，了解有关不同样品的制备方法和不同物镜的特点十分重要。

熟练地掌握金相显微镜的使用方法可以更好地帮助科学家了解材料的物理和化学性质，为科学研究和工业生产提供有力的保障。

金相显微镜的结构与使用金相显微镜是用于观察材料的微观结构的一种重要设备。

它可以通过光学方法观察金属和合金的内部组织结构，并揭示材料的微观结构和性能之间的关系。

以下是关于金相显微镜的结构和使用的详细说明。

1.结构金相显微镜由以下几个主要部分组成：（1）显微镜光路：光路包括光源、准直系统、物镜、目镜和观察系统等部分。

光源通常采用高亮度、长寿命的光源，如白炽灯、卤素灯、LED灯等。

准直系统主要用于平衡光束的强度和温度，以确保高质量的样品图像。

物镜和目镜是显微镜的核心部分，它们决定了显微镜的放大倍率和分辨率。

观察系统包括视野、聚光和聚焦装置等，用于确保样品在光路中的最佳位置。

（2）采样槽：采样槽是金相显微镜的样品受体，通常由金属或非金属材料制成。

它具有多个夹具或卡位，用于调节样品的位置和方向以便进行观察。

（3）专用附件：专用附件包括金相显微镜的控制系统、数字成像系统、测试仪器及其相关设备等，可以提高金相显微镜的效率和准确性，并简化样品制备和测量的过程。

2.使用（1）样品制备：样品应该经过一定的处理，如去除氧化物、去除污染和压制成样品块等，以便确保样品表面光洁和尺寸准确。

（2）夹紧样品：将样品紧固在样品夹持器（采样槽）上，并确保夹紧力度适当以便观察。

（3）磨削和抛光：在完成夹具夹紧之前，必须将其磨削和抛光以确保样品表面光滑和反射光线的清晰度。

（4）观察样品：在准备好样品之后，将样品置于金相显微镜的观察窗口内。

然后，通过目镜和物镜来观察样品的组织结构和微观结构的细节。

（5）分析样品：通过观察样品的内部组织和微观结构的特征，可以评估样品的物理和化学性质，并确定其材料性能的关联程度。

总结：金相显微镜是用于观察物质的微观结构和性质的一种强大工具。

通过提高样品制备、抛光和观察技术的质量，金相显微镜已成为材料科学、金属学、冶金学等领域中不可或缺的实验工具。

直到图象清晰为止。
4.待观察试样必须完全用热吹风机吹干，方可进行观察。 5.试样观察结束，关闭电源后方可离开。
常用的放大倍数： 10x、40x、等。
（4）目镜：常用的放大倍数 5x、10x、12.5x等。
测微目镜 （带刻度标尺） 10x
显微镜放大100x(10×10)时：0.013mm/每小格
400x(40×10)时：0.003mm/每小格
2. 光路系统
试 样
物 镜 平面玻璃镜 （垂直照明 器） 棱镜组 件 视场光 圈
眼 睛
目 镜 目镜镜 筒
聚 光 镜 光源
孔径光 圈
平面反 射镜
摄像头
观察目镜 光切换拉杆
载物台
照明光源 调焦手轮
电源开关 电位器
（二）使用显微镜时应注意事项
1.操作者的手必须洗净檫干，并保持环境的清洁、干燥；
2.更换物镜、目镜时要格外小心，严防失手落地； 3.调焦时必须先弄清楚粗调旋钮转向与载物台升降方向关系。 操作时先旋转粗调手轮使载物台缓慢下降，同时眼睛通过目镜 观察，视场由暗变亮，继续旋转粗调手轮使载物台缓慢下降， 直到出现模糊不清的图象时停止旋转粗调手轮，换用细调手轮
金相显微镜的结构与使用
一、实验目的 1.了解金相显微镜的构造 2.掌握金相显微镜的使用方法 二、原理概述 （一）金相显微镜的构造 1.放大系统：（1）显微镜放大成像原理 其示意图如下：
试 样
物镜
目镜
眼睛
（2）透镜像差： 球 面 像 差
色 像 差
像 域 弯 曲
（3）物镜：放大倍数/数值孔径 ，如45/0.63、25/4 分辨率： d=λ /2N.A 显微镜的有效放大倍数: M效观≈500-1000N.A 显微镜的放大倍数:M=物镜放大倍数×目镜放大倍数

【精品】金相显微镜的构造及使用金相显微镜是一种用于金属材料组织分析的仪器。

它利用可见光显微镜观察金属材料的微观结构，以揭示其物理、化学以及机械性能的内在联系。

下面，本文将介绍金相显微镜的构造及使用方法。

1. 光学系统金相显微镜的光学系统由物镜、目镜、准直镜、钛酸锂平面透镜、宽带光源等部分组成。

其中，物镜和目镜是金相显微镜的核心部件，具有高放大倍率和高分辨率的特点。

2. 照明系统金相显微镜的照明系统包括透射照明和反射照明两种方式。

其中，透射照明是指将光源直接照在样品上，并将其透过样品后由物镜聚焦到目镜；反射照明则是通过对样品表面进行照射来观察样品的显微组织。

照明系统的设置决定了样品的成像质量，因此需要谨慎调试。

3. 样品台样品台是金相显微镜上用来放置样品的平台，它可以调节样品的高度和角度，使得各种结构的样品都可以方便地进行观察。

同时，样品台还可以安装一些辅助装置，如磨削机、涂片机等。

为了使得样品的组织结构清晰可见，需要对样品进行一定的制备处理。

通常，样品制备包括切割、切片、打磨、腐蚀、电解等步骤，具体操作方法需要根据样品的性质和实验要求来确定。

将制备好的样品放置在样品台上，并利用样品台上的调节装置调整样品的高度和角度，以保证样品在显微镜中的观察角度和位置正确。

3. 调试显微镜调试显微镜是为了使其成像效果达到最佳，一般需要进行以下步骤：（1）选择合适的物镜和目镜，调整两者之间的距离和焦距，使得显微镜的成像质量最佳。

（2）调节样品台的高度和倾斜角度，使得样品的显微组织成像清晰可见。

（3）调整照明系统，使得光源适度而均匀，不过度照射或不足照射。

4. 观察和分析当调试显微镜完成后，可以对样品进行观察和分析了。

观察时需要注意样品台的位置是否正确，以及照明是否适当。

分析时需要结合已知样品的性质和实验目的，比较不同结构的异同之处，并进行进一步的解释。

总结：金相显微镜是金属材料研究的常用工具，它可以揭示材料微观结构的内在联系，为材料制备和设计提供重要的参考。

金相显微镜的构造和使用一、金相显微镜的构造1.光源系统：金相显微镜一般采用显微照明机或者透射照明系统作为光源。

显微照明机具有调节亮度的功能，透射照明系统采用一定的聚光系统进行照明。

2.显微镜头系统：显微镜头系统由目镜和物镜组成。

目镜位于显微镜的上方，一般10倍或者20倍。

物镜一般有多个倍率可选，可以通过旋转选择不同的物镜。

3.镜身系统：包括显微镜的固定座、支架、轴承和显微镜本体等组成。

显微镜的固定座主要用于固定显微镜，支架和轴承可以使显微镜在横向和纵向上进行调节，显微镜本体则是显微镜的主要组成部分。

4.变倍双眼显微镜系统：金相显微镜一般采用双眼显微镜设计，可以让观察者通过双眼同时观察样品，增加舒适度和观察效果。

双眼显微镜还可以通过变倍机构来调节观察倍率。

5.成像系统：金相显微镜一般配备数码相机或者CCD相机，用于拍摄样品的显微照片。

相机可以通过软件进行图像处理和测量分析。

二、金相显微镜的使用步骤1.调节照明系统：根据需要选择合适的照明方式，打开照明系统，并调节适当的亮度。

2.安装样品：将待观察的样品安装在显微镜台上，调节样品位置和方向，使之与物镜成垂直关系。

3.调节焦距：通过旋转调节镜筒，调节焦距，使样品清晰可见。

可以先使用较低倍率的物镜进行初步调焦，再使用较高倍率的物镜进行精细调节。

4.观察样品：通过目镜观察样品，并使用显微镜的调焦机构进行调整，使样品的细节清晰可见。

5.拍摄图片：将样品放置在合适的位置上，使用相机进行拍摄。

可以通过相机的软件进行图像处理和测量分析。

6.关闭显微镜：观察完成后，先关闭照明系统，然后将物镜旋转至最低倍率的位置，最后关闭显微镜。

三、注意事项1.使用显微镜时要小心操作，避免碰撞和摔落。

2.调节焦距时要轻轻旋转，避免损坏显微镜的镜筒。

3.需要定期清洁显微镜的物镜和目镜，以保持显微镜的清晰度。

清洁时使用专用的镜头纸或者棉花棒，避免使用化学溶剂。

4.使用显微镜进行观察时要注意避免光线反射或者干扰，以保证观察的准确性。

实验 金相显微镜的构造和使用及金相试样的制备一、实验目的1、了解光学金相显微镜的构造、原理，学会其正确使用；2、掌握光学金相试样的制备方法及技术要点；3、识别制样过程中常见的缺陷。

二、概述（一）光学金相显微镜光学金相显微镜是研究金相试样观察面显微组织的光学仪器。

利用它可将观察面上肉眼看不到的组织及缺陷放大到100倍以上来进行观察。

1863年索拜（Sorby ）第一个将它用于材料研究之中，100多年来，光学金相显微镜在光源和照明方式上已有许多改进。

今天，一台功能完整的光学金相显微镜不仅可进行明场、暗场、偏振光、相衬及干涉相衬观察，还可进行显微硬度测定与显微摄影等。

1、光学金相显微镜的成象原理 光学金相显微镜的成象是依靠两组透镜组合放大而实现的。

与试样接触的第一组透镜称为物镜，与人眼接触的第二组透镜称为目镜。

如图6-1所示，被观察的显微组织WS 置于物镜前焦点F 1外，在物镜后形成一个倒立、放大的实象W 1S 1，且W 1S 1按设计要求正好落在目镜焦点F 2以内，于是人眼可在250mm 明视距离处，看到一个经目镜再次放大的虚象W 2S 2。

因此，显微镜的总放大倍数M 应为物镜放大倍数M 物与目镜放大倍数M 目 与目镜放大倍数M 目的乘积，即目物M M M (1-1)2、光学金相显微镜的结构常见的光学金相显微镜按类型 图1-2 金相显微镜放大原理图 可分为台式、立式及卧室三大类， 如图1-2（a ）（b ）（c ）所示。

各类显微镜的结构大体相似，主要由三个系统组成，即光学系统、照明系统和机械系统。

（1）光学系统光学系统中的主要构件是物镜和目镜（图1-3和图1-4），其作用是将观察面上的显微组织放大呈清晰的图象。

物镜质量的优劣，常用以下特征指标来衡量。

①数值孔径数值孔径（常以NA表示）反映了物镜的聚光能力。

数值孔径大的物镜，聚光能力强，从试样上反射进入物镜的光线就多，因此，组织细节能鉴别得更清楚。

数值孔径与物镜的孔径半角α[图6-5（a）]及物镜与试样间介质折射率n有以下(a)国产XJ-10A型台式金相显微镜；(b)国产XJL-02型立式金相显微镜（c）东德产NEOPHOT21型卧式金相显微镜图6-2 不同类（c）东德产NEOPHOT21型卧式金相显微镜图1-2 不同类型的金相显微镜图1-3 物镜示意图 图1-4 目镜关系：αs i nn NA = （1-2） 式（1-2）表明，当增大α及n 时，数值孔径可提高。

金相显微镜的构造及使用金相显微镜的基本原理：由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。

最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。

从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。

该象被目镜再次放大。

照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。

利用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。

金相显微镜的主要结构：1．底座组；2．粗微动调焦机构；3．物镜转换器；4．载物台；5．目镜管组；6．物镜与目镜。

金相显微镜的使用方法：1．一手握住灯座，一手转动压有直纹的偏心圈，即可抽出灯座，将灯泡插入灯座后，再将灯座插入底座孔内。

2．将底盘电源接好、并开亮灯泡。

3．双目金相显锤微镜为双筒目镜组，需调整两目镜的中心距，使之与观察者两眼瞳孔距相适应，同时应转动目镜调节圈，使其示值与瞳孔距示值一致，否则会影响成象质量及齐焦性能。

4．把一个磨得很光亮，大约在100X下进行观察的试样，放在载物台上。

此时应考虑采用适宜孔径的载物片。

5．将10X物镜安装在工作位置上。

6．装上10X目镜，通过显微镜观察，转动粗调焦手轮，在见到所观察试样的象时，再转动微调焦手轮，直到象清晰为止。

7．旋转视场光栏圈，使光栏缩小，直至视场中出现比目镜视场光栏略小的可变光栏象。

8．利用两个调节螺钉，使视场中的可变光栏象的中心与目镜视场光栏中心大致重合。

9．打开视场光栏，使其象恰好消失于目镜视场光栏之外为止。

有时为了得到良好的衬度的象或者消除视场边缘模糊部分，有必要把视场光栏象适当小。

10．调节孔径光栏直径至10毫米(可按照光栏上刻度数定位)，在其盖玻片面上放置磨砂玻璃，其磨砂面应向光栏一面。

调节灯泡位置(灯座前后、上下、左右移动)，使孔径光栏获得最明亮而均匀的照明后，再转动偏心圈，将灯座固定在灯座孔中。

实验一金相显微镜的构造和使用一、实验目的二、实验仪器三、实验原理操作步骤五.注意事项一、实验目的(1)熟悉金相显微镜的光学原理和构造。

(2 )单目与双目光学金相显微镜」3金相显微镜的基本原理3. 1金相显微镜的光学放大原理金相显微统是依旅光学系统实现放大作用的.其基本原理如图2-1所示.光学系统主要包括物傥.目傥及一些辅助光学窑件.对着被观察物体A B的一组透诡叫物傥01:对着眼睛的一纽透伎叫目镜02.现代显微钱:的物镜和目镜都是由复杂的透纯系统所组成.光学显微镜的放大倍数可iii'jl600-2000倍.当诫观察物体ABE于物镜新焦点毎远处时.物体的反射光线穿过物鏡经折射后.得到一个放大的倒立实傢 A1B1 （称为中间象）.若A1B1处于目优似距之内•则通过目傥观察到的物象是经目饋;再次放大了的虚象A I'Bl '•由于正带人眼观察物依时我适宜的距离是 250mn （称为明視距离）.因此在显微钱设计上，应让虚象A14M'正好幫在距人眼250mm处.以使观察到的物休影像最淸珈.3. 2金相显微镜的主要性能指标3. 2. 1放大倍数显微镜的放大倍数为物镜放大倍数H 物和目镜放大倍数子M 目 的乘积，即： 式中，f 物一物镜的焦距，f 目一目镜的焦距； —显微镜 的光学镜筒长度；D —明视距离（ 250mm ） . f 物和f 目越短或L 越 长，则显微镜的放大倍数越高。

有的小型显微镜的放大倍数需再乘 一个镜筒系数，因为它的镜筒长度比一般显微镜短些.显微镜的主要放大倍数一般是通过物镜来保证、物镜的最 高放大倍数可达100倍、目镜的放大倍数可达25倍.在物镜和目镜 的镜筒上，均标注有放大倍数，放大倍数常用符号“x”表示，如 100 x , 200 x 等.3. 2. 2鉴别率金相显微镜的寮别率是指它能溝晰地分辩试样上两点间最小距离耐勺能力.d 值越，卜，鉴別率趣高.根据光学衍射原理，试样上的某一点通过场傩成孳后，我 们看到并不是一个真正的点象，而是具有一定尺寸的白色圆斑.四周国绕着许多 衍射孙.占试祥上两个相邻点的距离极近时.成象后由于部分重迭而不能分淸为 两个点.只有当试样上两点距离达到某一血时，才能将两点分抻淸楚・显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长（入）和物旎的数值孔径（/）・而与 目镜无关,其施可由下式计算：Ad =——2A在一般显微镜中，光源的波长可通过加滤色片来改变，例如： 蓝光的波长（久=0・44“）比黄绿光（久".55"）短，所以鉴别率 较黄绿光高25%.当光源的波长一定时，可通过改变物镜的数 值孔径』来调节显微镜的鉴別率.L D3. 2. 3物镜的数值孔径物镜的数值孔径表示物镜的聚光能力，如图2-2所示.数值孔径大的物镜聚光能力强，能吸收更多的光线，使物象更清晰，数值孔径河由下式计算：4 = n • sin (p 式中，物镜与试样之间介质的折射率；一物镜孔径角的一半，即通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成夹甬C哋大或0越大，则』越大，物镜的鉴别率就越高。

•样品制备自动化
•切割机 •镶嵌机 •磨光机 •抛光机
金相样品预磨机
金相样品抛光机
• 实验内容及要求
1、观察和识别实验用显微镜的外形结构；各类元件和部件
的效用和外貌特征和标志。
2、练习显微镜的操作规程。正确选用物镜和目镜的匹配、
光阑的调节、放大倍数的计算、调焦操作、维护要点。
3、参观其它类型的金相显微镜。
显微组织的显示（浸蚀）----原理
两相
图2-3 单相合金晶界、晶粒显示
α β
β α
图2-4 二相合金浸蚀后各相的示显示
2）二相合金的浸蚀 二相合金的浸蚀是由于化学成分不同、结构不同、因而电化学 性质不同、电极电位也不同的相组成了微电池，具有较高负电 位的相成为阳极，溶解得快，逐渐凹下去；具有较高正电位的 相则成为阴极，一般不易溶解，基本上保持原有平面（凸出， 光亮色）。作为阳极的相如果表面（凹下去）本身又不平滑， 则在显微镜下呈现暗黑色。
重光-XGZ-1A光学显微镜
Leica DMR 光学显微镜
Leica DMR 光路图
光路一： ❖ 1. 光源 ❖ 2. 滤色片 ❖ 3. 散光片 ❖ 4. 孔径光栏 ❖ 5. 聚光镜组 ❖ 6. 视场光栏 ❖ 7. 起偏器 ❖ 8. 聚光镜 光路二： ❖ 9. 光源 ❖ 10. 滤色片组 ❖ 11. 孔径光栏 ❖ 12. 视场光栏 ❖ 13. 透反射镜 ❖ 14. 物镜组 ❖ 15. 聚光镜 ❖ 16. 照相接口 ❖ 17. 目镜组
江光-XJX-2光路图
❖ 1. 光源 ❖ 2. 集光镜 ❖ 3. 滤色片 ❖ 4. 集光镜二 ❖ 5. 孔径光栏 ❖ 6. 视场光栏 ❖ 7. 集光镜三 ❖ 8. 透反射镜 ❖ 9. 物镜 ❖ 10.样品 ❖ 11.转向棱镜 ❖ 12.目镜

实验二、金相显微镜的成像原理、构造与使用一、实验目的1. 了解金相显微镜的成像原理、基本构造，各主要部件的作用2. 掌握正确的使用操作规程和维护方法二、实验原理1. 金相显微镜金相显微镜的种类很多，按功能可分为教学型、生产型和科研型。

按结构可分为台式、立式和卧式三大类。

其构造均由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带照相装置和暗场照明系统等。

光学金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，显微镜成像原理如图所示。

其组成主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。

对着被观察物体AB的一组透镜叫物镜；对着眼睛的一组透镜叫目镜。

现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统组成的，其放大倍数可提高到1600~2000倍。

当被观察物体AB置于物镜前焦点略远处时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，得到一个放大的实像A′B′（称为中间像）。

若A′B′处于目镜焦距之内，则通过目镜观察到的物镜是经目镜再次放大的虚像A′′B′′。

由于正常人眼观察物体时最适宜的距离是250mm（称为明视距离），因此在显微镜设计上，应让虚像A′′B′′正好落在距人眼250mm处，以使观察到的物体影像最清晰。

2. 金相显微镜的使用步骤现场讲解为主（1）接通电源，打开照明系统，根据放大倍数要求选用物镜，如果需要通过电脑显示，可通过视频转接线将图像传输到电脑软件。

（2）将试样放在载物台中心，观察面朝下（3）旋转粗调焦手轮使载物台下降并靠近试样表面（不得靠近试样），然后相反旋转粗调焦手轮调节焦距，当视场亮度增强时改用微调焦手轮。

直到物像清晰为止（4）调节孔径光栅和视场光栅，使物像视场质量最佳（5）选择理想视场拍照（6）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯炮的使用寿命在使用金相显微镜时，需要注意以下事项：（1）操作应细心，不能有任何剧烈动作（2）显微镜镜头和试样表面不能用手直接触摸。

若镜头中落入灰尘，采用洗耳球吹掉灰尘和沙粒，严重时可用镜头纸或软毛刷轻轻擦拭（3）调节粗调或微调手轮时要求动作缓慢三、实验仪器及材料1. 金相试样2. 金相显微镜四、实验步骤1. 听取实验指导教师对光学显微镜成像原理、构造及使用的详细讲解并掌握光学显微镜的使用步骤和注意事项2. 将待观测样品置于金相显微镜，按照正确的光学显微镜操作方法观察金相显微镜组织，绘制金相显微组织五、实验报告要求1. 谈谈如何得到清晰的金相组织图2. 试样的金相显微组织图（样品观察完毕后，从电脑中复制到U盘中，然后打印出来，放在实验报告中）。

第四章金相显微镜金相显微镜是用来鉴别和分析各种金属和合金的显微组织的一种光学仪器。

金属和合金的组织是决定材料使用性能及力学性能主要因素，对金属或合金组织的分析和鉴别不仅是制定材料工艺的依据,而且可以预测、判定其性能。

对合金组织的分析常用方法是金相分析法。

因此，了解金相显微镜的原理和构造，充分掌握其性能、熟悉它的使用方法，则是材料科学工作者的基本技能之一。

第一节金相相微镜的结构及工作原理金相显微镜是用金属试样对光线的反射作用，经过透镜（物镜、目镜）放大来显示金属显微组织。

尽管类型很多，但其结构大体可以分为光学系统、照明系统、机构系统三个部分；此外还有照相装置，显微硬度等。

一、光学系统1、金相显微镜的成像原理金相显微镜的光学系统主要由物镜、目镜和一些棱镜组成，其作用是将物体形象经物镜和目镜两次放大；使物体映象得到高的放大倍数。

物体AB物在显微镜物镜ob的前焦点Fob以外少许，从物体AB反射出的光线经过物镜而在物镜的上方得到一个放大的倒立实像A'，B'，这个实像A'B'刚好落在目镜的焦点F ok以内，再经过目镜放大后，人眼在目镜上方观察时便可看到一个经过再次放大的虚像A"B"。

我们在显微镜中观察到的像是经过物镜和目镜两次放大的结果，它的总放大倍数M应为物镜放大倍数与目镜放大倍数之积：Δ——光学镜筒长度，对于一定的显微镜为常数。

Δ为物镜后焦点与目镜前焦点之间的距离。

L——明视距离，正常人眼看物体最清晰距离为250mm。

机械镜筒长度为显微镜的物镜座面到目镜筒顶的距离。

显微镜的放大倍数是由本身结构Δf1和Δf2所决定，由公式可知，f1，f2愈小,放大倍率愈大。

2、主要构件的性能和功用金相显微镜中的主要光学零件包括物镜、目镜、光栏、滤色片等。

1）物镜物镜是显微镜中最主要也是最贵重的光学零件，它是由几片同类的透镜所组成的复合透镜组。

位于物镜前端是一块平凸的透镜，起放大作用，位于前端透镜之后有一样正透镜，用于校正前端透镜引起的光学缺陷。

金相显微镜的构造与使用实验指导书一、实验目的1、了解金相显微镜的构造；2、掌握金相显微镜的使用方法。

二、实验原理概述（一）金相显微镜的构造光学金相显微镜的构造一般包括放大系统、光路系统和机械系统三部分，其中放大系统是显微镜的关键部分。

1、放大系统（1）显微镜放大成象原理显微镜放大基本原理如图1-1所示。

由图可见，显微镜的放大作用由物镜和目镜共同完成。

物体AB位于物镜的焦点F1以外，经物镜放大而成为倒立的实象A1B1，这一实象恰巧落在目镜的焦点F2以内，最后由目镜再次放大为一虚象A2B2，人们在观察组织时所见到的象，就是经物镜、目镜两次放大，在距人眼约150mm明视距离处形成的虚象。

由图1-1可知：物镜的放大倍数M物=目镜的放大倍数M目=显微镜的总放大倍数M=M物×M目=说明显微镜的总放大倍数M等于物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。

目前普通光学金相显微镜最高有效放大倍数为1600~2000倍，常用放大倍数有100、450倍和650倍。

另外，参照图1-1。

如果忽略AB与F1、A1B1与F2间距，依相似三角形定理可求出：M物==式中，D为光学镜筒长度；f为物镜焦距。

因光学镜筒子长度为定值，可见，物镜放大倍数越高，物镜的焦距越短，物镜离物体越近。

（2）透镜象差透镜在成象过程中，由于受到本身物理条件的限制，会使映象变形和模糊不清。

这种象的缺陷称为象差。

在金相显微镜的物镜、目镜以及光路系统设计制造中，虽将象差尽量减少到很小的范围，但依然存在。

象差有多种，其中对成象质量影响最大的是球面象差、色象差和象域弯曲三种。

一. 1）球面象差由于透镜表面为球面，其中心与边缘厚度不同，因而来自一点的单色光经过透镜折射后，靠近中心部分的光线偏折角度小，在离透镜较远的位置聚集；而靠近边缘处的光线偏折角度大，在离透镜较近的位置聚集，因而必然形成沿光轴分布的一系列的象，使成象模糊不清，这种现象胜负为球面象差。

球面象差主要靠用凸透镜和凹透镜所级成的透镜级来减小。

附录一 金相显微镜的基本原理、构造及使用一．金相显微镜的基本原理金相显微镜的光学原理如图1.1所示。

光学系统包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。

物镜和目镜分别由两组透镜组成。

对着物体AB 的一组透镜组成物镜O 1；对着人眼的一组透镜组成目镜O 2。

现代显微镜的物镜、目镜都由复杂的透镜系统组成。

A〞图1.1金相显微镜的光学原理图物镜使物体AB 形成放大的倒立实象A ′B ′（称中间象），目镜再将A ′B ′放大成仍倒立的虚象A 〞B 〞，其位置正好在人眼的明视距离处（即距人眼250mm ），我们在显微镜目镜中看到的就是这个虚象A 〞B 〞。

金相显微镜的主要性能如下：1．金相显微镜的放大倍数放大倍数由下式来确定： M =物M ×目M =目物f D f L 式中M ——金相显微镜放大倍数物M ——物镜的放大倍数目M ——目镜的放大倍数物f ——物镜的焦距f——目镜的焦距目L——金相显微镜的光学镜筒长度D——明视距离（250mm）f、目f越短或L越长，则金相显微镜的放大倍数越大。

在使用时，显微镜的放大物倍数就是物镜和目镜的放大倍数的乘积。

有的小型显微镜的放大倍数需乘一个镜筒系数，因为它的镜筒长度比规定的显微镜筒短。

2．金相显微镜的鉴别率金相显微镜的鉴别率是指它能清晰的分辨试样上两点间最小距离d的能力。

在普通光线下，人眼能分辨两点间的最小距离为0.15—0.30mm,即人眼的鉴别率d为0.15—0.30mm，而显微镜当其有效放大倍数为1400倍时，其鉴别率d为0.21⨯103-mm。

显然，d值越少，鉴别率就越高。

鉴别率是显微镜的一个重要的性能。

它可由下式计算：d=λ /2A式中λ——入射光线的波长A——物镜的数值孔径显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径，与目镜无关，光线的波长可通过滤色片来选择。

兰光的波长（λ=0.44μ）比黄绿光（λ=0.55μ）短，所以鉴别率较黄绿光的大25%。

当光线的波长一定时，可通过改变物镜的数值孔径来调节显微镜的鉴别率。

细调焦
旋转细调焦旋钮，进一步调整焦距，使样品 更加清晰。
放大倍数选择
根据观察目的选择合适的放大倍数，以满足 观察需求。
观察结果记录与分析
记录观察结果
在观察过程中，应随时记录观察到的现象和特征，可以使用笔记或 拍照的方式进行记录。
分析观察结果
根据记录的观察结果，结合样品的性质和特点，进行深入分析，得 出结论。
对金相显微镜应用的展望
随着材料科学研究的不断深入，金相显 微镜的应用将更加广泛。未来，金相显 微镜将更加智能化、自动化和数字化， 能够更好地满足科研和工业生产的需求。
金相显微镜的应用将更加注重与其他检 测方法的结合，如X射线衍射、电子探 针等，以实现对材料更全面、深入的研
究和分析。
金相显微镜在未来的发展中，将更加注 重环保和可持续发展，减少对环境的负 面影响，同时推动材料科学研究的进步
镜筒是显微镜的主要支架，载物台用 于放置样品，调节器则用于调节焦距、 缩放倍数等参数。
照明系统
照明系统为金相显微镜提供光源，通 常采用卤素灯或LED灯。
VS
照明系统的设计直接影响图像的清晰 度和对比度，因此需要合理选择和调 节光源。
控制系统
控制系统是金相显微镜的操作部分，包括开关、调节旋钮和按钮等。
清洁
定期清洁金相显微镜的镜头和表面，保持仪器整洁，提高观察效 果。
操作规范
遵循操作规程，避免违规操作导致仪器损坏或观察结果失真。
04
金相显微镜的观察技巧
观察前的准备
01
了解样品
在开始观察前，应了解样品的性 质、特点和观察目的，以便选择 合适的观察方法和显微镜参数。
03
准备样品
将待观察的样品制备成适合显微 镜观察的大小和形状，并确保样