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(tài)、分布、數(shù)量和性質(zhì)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(chǎn)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(guān)系：冷熱加工過程對組織引入的變化規(guī)律；應(yīng)用金相檢驗還可對產(chǎn)品進行質(zhì)量控制和產(chǎn)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(jié)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(xué)系統(tǒng)由兩級組成。*級是物鏡，細節(jié)AB通過物鏡得到放大的倒立實角A₁B₁。A₁B₁的細節(jié)雖已為被區(qū)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(dāng)經(jīng)*級放大的倒立實象處于目鏡的主焦點以內(nèi)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(jù)幾何光學(xué)可知，當(dāng)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(jīng)折射后在透鏡的另一側(cè)可以得到一個放大的倒立實像。為了充分發(fā)揮物鏡的能力，一般設(shè)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(shù)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(shù)。

（2） 目鏡的成象                              

同樣據(jù)幾何光學(xué)成象規(guī)律可知，當(dāng)被觀察物體處于該透鏡的一倍焦距以內(nèi)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(shù)。

 （3） 顯微鏡的成象

被觀察物體的細節(jié)經(jīng)物鏡放大后的實象落到目鏡主焦點以內(nèi)后，人眼觀察可看到經(jīng)兩次放大后的虛象。A₃B₃虛象就是經(jīng)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(xué)器件?，F(xiàn)代物鏡多是由多塊透鏡組合成的復(fù)合透鏡構(gòu)成。物鏡的放大倍數(shù)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(zhì)量的目的。

透鏡的象差按其產(chǎn)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(shù)（1/d）表示。一般來講從實用的角度分辨率只是一個比較數(shù)。而兩點間zui小距離d對實用有重要意義。