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金相显微 （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述 一．金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作。 1．光学系统： 其主要构件是物镜和目镜，它们主要起放大作用。并获得清晰的图象。物镜的优劣直接影响成象的质量。而目镜是将物镜放大的象再次放大。 2．照明系统： 主要包括光源和照明器以及其它主要附件 （1）光源的种类： 包括白炽灯（钨丝灯）、卤钨灯、碳弧灯、氙灯和水银灯等。常用的是白炽灯和氙灯，一般白炽灯适应于作为中、小型显微镜上的光源使用，电压为6—12伏，功率15—30瓦。而氙灯通过瞬间脉冲高压点燃，一般正常工作电压为18伏，功率为150瓦，适用于特殊功能的观察和摄影之用。一般大型金相显微镜常同时配有两种照明光源，以适应普通观察和特殊情况的观察与摄影之用。 （2）光源的照明方式： 主要有临界照明和科勒照明。散光照明和平行光照明适应于特殊情况使用。 1）临界照明：光源的象聚焦在样品表面上，虽然可得到很高的亮度，但对光源本身亮度的均匀性要求很高。目前很少使用。 2）科勒照明：特点是光源的一次象聚焦在孔径光栏上，视场光栏和光源一次象同时聚焦在样品表面上，提供了一个很均匀的照明场，目前广泛使用。 3）散光照明：特点是照明效率低，只适应投射型钨丝灯照明。 4）平行光：照明的效果较差，主要用于暗场照明，适应于各类光源。 （3）光路形式 按光路设计的形式，显微镜有直立式和倒立式两种，凡样品磨面向上，物镜向下的为直立式，而样品磨面向下，物镜向上的为倒立式。 （4）孔径光栏和视场光栏 孔径光栏位于光源附近，用于调节入射光束的粗细，以改变图象的质量。缩小孔径光栏可减少球差和轴外象差，加大衬度，使图象清晰，但会使物镜的分辨率降低。视场光栏位于另一个支架上，调节视场光栏的大小可改变视域的大小，视场光栏愈小，图象衬度愈佳，观察时调至与目镜视域同样大小。 （5）滤色片 用于吸收白光中不需要的部分，只让一定波长的光线通过，获得优良的图象。一般有黄色、绿色和蓝色等。 3．机械系统 主要包括载物台，镜筒、调节螺丝和底座。 （1）载物台：用于放置金相样品。 （2）镜筒：用于联结物镜、目镜等部件。 （3）调节螺丝：有粗调和细调螺丝，用于图象的聚焦调节。 （4）底座：起支承镜体的作用。 二．光学显微镜的放大成像原理及参数 １．金相显微镜的成像原理, 显微镜的成象放大部分主要由两组透镜组成。靠近观察物体的透镜叫物镜，而靠近眼睛的透镜叫目镜。通过物镜和目镜的两次放大，就能将物体放大到较高的倍数，见图1，显微镜的放大光学原理图。物体AB置于物镜前，离其焦点略远处，物体的反射光线穿过物镜折射后，得到了一个放大的实象A1B1，若此象处于目镜的焦距之内，通过目镜观察到的图象是目镜放大了的虚象A2B2。 图1 显微镜放大光学原理 AB—物体 A1B1—物镜放大图象 A2B2—目镜放大图象 F1—物镜的焦距。 F2—目镜的焦距 L—为光学镜筒长度（即物镜后焦点与目镜前焦点之间的距离） D—明视距离（人眼的正常明视距离为250mm） ２．显微镜的放大倍数 物镜的放大倍数M物=A1B1/AB≈L╱F1 目镜的放大倍数=A2B2/A1B1≈D╱F2 两式相乘：M物×M目=A1B1/AB×A2B2/A1B1=A2B2/AB =L╱F1×D╱F2=L×250╱F1×F2=M总 式中：L—为光学镜筒长度（即物镜后焦点到目镜前焦点的距离） F1—物镜的焦距。 F2—目镜的焦距 D—明视距离（人眼的正常明视距离为250mm） 即显微镜总的放大倍数等于物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。一般金相显微镜的放大倍数最高可达1600到2000倍。 由此可看出：因为L光学镜筒长度为定值，可见物镜的放大倍数越大，其焦距越短。在显微镜设计时，目镜的焦点位置与物镜放大所成的实象位置接近，并使目镜所成的最终倒立虚象在距眼睛250毫米处成象，这样使所成的图象看得很清楚。 显微镜的主要放大倍数一般通过物镜来保证，物镜的最高放大倍数可达100倍，目镜的最高放大倍数可达25倍。放大倍数分别标注在物镜和目镜各自的镜筒上。在用金相显微镜观察组织时，应根据组织的粗细情况，选择适当的放大倍数，以使组织细节部分能观察清楚为准，不要只追求过高的放大倍数，因为放大倍数与透镜的焦距有关，放大倍数越大，焦距越小，会带来许多缺陷。 3．透镜象差： 透镜象差就是透镜在成象过程中，由于本身几何光学条件的限制，图象会产生变形及模糊不清的现象。透镜象差有多种，其中对图象影