显微镜的基本放大原理如图1--1所
示。起放大作用主要由焦距很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。为了减少像差，显微镜的目镜和物镜都是由透镜组构成的复杂的光学系统，其中物镜的构造尤其复杂。为了便于说明，图中的物镜和目镜都简化为单透镜。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放大的实像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''，位于观察者的明视距离（距人眼250mm ）处，供眼睛观察。在视网膜上形成的是实像A'''B'''。
实验 金相显微镜的原理、构造及使用
[实验目的]
1、了解金相显微镜的基本构造及工作原理。
2、掌握金相显微镜的使用方法。 [实验内容]
1、观察显微镜的构造，了解各部件的作用。
2、装好显微镜的物镜、目镜，调好光阑进行观察。
3、用不同的放大倍数观察同一试样并画出所观察的组织示意图。 [实验报告要求]
1、写出实验目的及所用设备。
2、写出实验步骤。
3、画出所观察到的显微组织示意图，并对实验现象进行分析。 [实验原理]
用于研究金属显微组织最常用的光学显微镜是金相显微镜，它是一种反射式显微镜。
1. 显微镜的成相原理
图1—1显微镜的成像原理图
2. 显微镜的照明系统
金相显微镜的光源通常采用钨丝灯、卤素灯、碳弧灯及氙灯等。
2.1 钨丝灯
一般中小型显微镜照明部分采用6—8伏钨丝灯泡做光源。其原理是光线通过物镜射至试样表面，然后靠金属本身反射能力，由试样表面反射，再通过物镜进行放大，这种灯适合于金相显微组织的观察。
2.2 氙灯
其特点是光强高，输出稳定，寿命较长，此外，它具有类似日光性质的连续光谱，可用于彩色照相。是金相显微组织观察的最新光源之一。
氙灯容易爆炸，因此，在使用时要特别注意安全。使用时间最多不得超过规定时间的125%，尽量减少启动次数可以显著延长氙灯的使用寿命。
2.3 其他照明系统
目前金相显微镜中供观察用的低压钨丝灯已逐渐为卤素灯所取代，卤素灯的灯泡必须用耐高温的石英玻璃制造。另外还有碳弧灯，它是利用两支暴露在空气中而相互靠近的碳棒，通电后产生强烈的电弧发出亮度很高的光，但由此产生的电弧跳动，导致光源不稳定，特别不利于照明，这是它的缺点。
3. 显微镜的光程调节部分
光程中主要调节部分是光阑。在金相显微镜光源系统中常放置着两个孔径可变的光阑，分别为孔径光阑和视场光阑。总的目的是为了提高最后映像的质量。
3.1 孔径光阑
主要调节入射光线粗细，具体调节将根据直接观察映像清晰度判定。
3.2 视场光阑
主要是为减少镜筒内的反射光和炫光，从而提高映像的衬度，因此，常将视场光阑缩小到最低限度。
除光阑外，还常常在孔径光阑后加滤光片，以提高映像质量。
4. 显微镜的物镜及目镜
物镜是靠近观察物体的一组透镜。物镜是显微镜中主要零件。物镜的主要特性参数有：放大率、数值孔径、鉴别能力。 4.1 放大率
物镜放大率取决于物镜的焦距，它与光学镜筒的长度有关，焦距越短，放大倍数越高。所以，物镜放大率除直接用放大倍数表示外，也可以用焦距表示。常用的物镜的放大率有8x 、45x （或40x ）、100x 三种。 4.2 数值孔径
数值孔径表示物镜收集光线的能力。物镜对试样上各点的反射光收集的越多，成像质量就越好。它取决于物镜的角孔径大小和介质的折光系数。 4.3 分辨率
显微镜的分辨率用它能清晰分辨试样上两点间的最小距离d 表示。分辨率是物镜对于试样最细微组织形式清晰可辨映像的能力。物镜的作用是使物体放大成实像，目镜的作用是使这个实像再次放大；这就是说目镜只能放大物镜已分辨的细节，物镜未能分辨的细节，决不会通过目镜放大而变的可分辨。因此，显微镜的分辨率主要取决于物镜的分辨率。物镜分辨率的表达式如下：
A N
d ⋅=
2λ
由式中看出，物镜鉴别能力d 与光源波长成正比，波长越短，d 越小，因而鉴别能力越高。放大率和数值孔径常常刻在物镜的外壳上。 4.4 目镜
是靠近人眼的一组透镜，目镜的作用在于将经过物镜放大的实像再次放大。目镜放大倍数通常为5x 、7。5x 、10x 、15x 、20x 数种。
5. 常用金相显微镜介绍
图1—2 XJ-16金相显微镜结构示意图图1—3 XJ-16金相显微镜的光路图
金相显微镜种类较多，国内普遍使用的是4X型和XJ-16型。这两种显微镜均为倒立式，样品台位于显微镜的上方，可在水平方向上做二维运动，显微镜的物镜为消色差物镜，放大率有10X，45X或（40），100X（油浸系）三种。目镜有5X，10X，15X，三种。
显微镜光源为6-8伏的钨丝灯，这种显微镜孔径光阑和视场光阑连续可调，并附带照相设备，可照120底片的金相照片。除此以外，显微镜还包括底座、载物台、粗调手轮、微调手轮、物镜座等机械部分。
6. 大型金相显微镜
图1—4 XJG-05型卧式金相显微镜
XJG-05型大型卧式金相显微镜还设有适合作照相光源的氙灯照明，氙灯是金相显微镜的最新光源之一，具有光强高，体积小，输出稳定的特点，弥补了一般光源光强较弱的不足。 7. 显微镜使用注意事项
7.1 初次使用显微镜，首先应了解显微镜的基本原理及各部件的作用，详细了解操作规程。
7.2 显微镜的目镜和物镜是显微镜的主要光学部分，装卸时应格外小心。不得用手触摸透镜，对于透镜上的灰尘、油脂、污垢，不能用手或手绢去檫，以免在镜头上留下划痕及脏物而应用软毛刷或镜头纸檫拭。
7.3 作显微观察用的样品要干净，不得残留有酒精和腐蚀剂。以免腐蚀镜头。 7.4 调焦时，应先粗调，后微调。为了避免试样与物镜碰撞，应先使物镜靠近试样（但不能接触），然后一面从目镜中观察，一面用双手调焦，使物镜慢慢离开试样，直到看清楚为止。
显微镜使用完毕后，应将载物台降到最低点，这样可避免粗调和细调螺丝因长期受载而发生变形，增加磨损。
7.5 显微镜对潮湿、高温、灰尘、腐蚀气体、震动等因素十分敏感，因此放置显微镜的
XJG-05型大型卧式金相显微镜： 显微镜与摄影部分靠连接筒连成一个整体，这种显微镜连接有较大暗盒，底片尺寸为82。5mmX120mm ，带有100mm 刻度的毛玻璃，用于测量摄影的放大倍率；带中心线的毛玻璃用于摄影调焦；带中心叉线的透明承影板，用于暗场和偏光的摄影调焦；带有八级晶粒的毛玻璃，用于晶粒度的比较。镜体上还设有135相机接口，可接入135相机进行拍摄。
房间应该清洁、干燥、通风、并远离震源。
[思考题]
1、光学金相显微镜主要由哪几大主要部分组成？各部分又由哪几个零件组成？
2、什么是显微镜的有效放大倍数？
3、显微镜光源有哪几种？各有什么特点？
4、显微镜在使用和维护中，应该注意哪些事项？
实验报告：
1、实验目的：扼要说明研究对象，实验意义及作用。
2、实验原理：（1）简要说明实验所依据的理论：包括定律、公式等。
(2 )画出显微镜光学原理图。
3、实验设备及方法：写出设备名称、型号、性能，以及实验方法介绍和操作程序。
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察 一、实验目的 1．了解金相显微镜的构造，各个主要部件的效用。 2．掌握正确使用显微镜的操作及维护方法。 3．观察几种式样的金相组织 二、实验概述 （一）金相显微镜的知识及正确使用 1．显微镜放大原理： 利用透镜将物体的像放大，单个透镜的放大倍数是有限的（一般在20倍以下），因此要考虑用另一透镜组将第一次放大的像再行放大，以得到更高更清晰放大倍数的像，显微镜就是根据这一需求设计的。显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组为物镜，靠近眼睛的一组透镜称为目镜，但实际上显微镜采用的物镜和目镜都是由复杂的透镜组组成。图1-1为显微镜成像原理图。 图1-1显微镜成像原理图 若将试样AB 置于物镜之前距其一倍焦距(F1)略远一些的位置，由物体反射的光线通过物镜折射后得到一个倒立的放大的实像A′B′，在目镜上观察时，经物镜放大的倒立实像A′B′落在目镜焦距F2内( 在设计时安排好使目镜的焦点位置在F2以内) ，目镜又将A′B′再次放大，人眼在（250mm）的明视距离处，看到一个经两次放大的倒立的虚像A″B″就是我们在显微镜下的物象。总的放大倍数 为物镜的放大倍数与目镜放大倍数的乘积，M总=M 物×M 目 普通光学金相显微镜主要由三大系统构成：既光学系统，照明系统和机械系统。下面简单分述其主要构件的功能与特性。 光学系统：主要包括物镜和目镜，物镜是显微镜最重要的部件，成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，它的性能包括数值孔径和分辨率，有效放大倍数及像差校正程度。 A：数值孔径：物镜的数值孔径（N.A）表示物镜的收集光线的能力，增强物镜的聚光能力可使成像的质量提高，它的大小通常以进入物镜的光线锥所张开的角度，既孔径角的大小，公式表示为： N.A=n.sinθ 式中n—物镜与观察物之间介质的折射率 θ—为物镜的孔径半角 因此提高数值孔径有两个途径： a．增大透镜的直径或减小物镜的焦距。实际上sinθ的最大值只能0.9左右，
显微镜的基本放大原理如图1--1所 示。起放大作用主要由焦距很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。为了减少像差，显微镜的目镜和物镜都是由透镜组构成的复杂的光学系统，其中物镜的构造尤其复杂。为了便于说明，图中的物镜和目镜都简化为单透镜。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放大的实像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''，位于观察者的明视距离（距人眼250mm ）处，供眼睛观察。在视网膜上形成的是实像A'''B'''。 实验 金相显微镜的原理、构造及使用 [实验目的] 1、了解金相显微镜的基本构造及工作原理。 2、掌握金相显微镜的使用方法。 [实验内容] 1、观察显微镜的构造，了解各部件的作用。 2、装好显微镜的物镜、目镜，调好光阑进行观察。 3、用不同的放大倍数观察同一试样并画出所观察的组织示意图。 [实验报告要求] 1、写出实验目的及所用设备。 2、写出实验步骤。 3、画出所观察到的显微组织示意图，并对实验现象进行分析。 [实验原理] 用于研究金属显微组织最常用的光学显微镜是金相显微镜，它是一种反射式显微镜。 1. 显微镜的成相原理
图1—1显微镜的成像原理图 2. 显微镜的照明系统 金相显微镜的光源通常采用钨丝灯、卤素灯、碳弧灯及氙灯等。 2.1 钨丝灯 一般中小型显微镜照明部分采用6—8伏钨丝灯泡做光源。其原理是光线通过物镜射至试样表面，然后靠金属本身反射能力，由试样表面反射，再通过物镜进行放大，这种灯适合于金相显微组织的观察。 2.2 氙灯 其特点是光强高，输出稳定，寿命较长，此外，它具有类似日光性质的连续光谱，可用于彩色照相。是金相显微组织观察的最新光源之一。 氙灯容易爆炸，因此，在使用时要特别注意安全。使用时间最多不得超过规定时间的125%，尽量减少启动次数可以显著延长氙灯的使用寿命。 2.3 其他照明系统 目前金相显微镜中供观察用的低压钨丝灯已逐渐为卤素灯所取代，卤素灯的灯泡必须用耐高温的石英玻璃制造。另外还有碳弧灯，它是利用两支暴露在空气中而相互靠近的碳棒，通电后产生强烈的电弧发出亮度很高的光，但由此产生的电弧跳动，导致光源不稳定，特别不利于照明，这是它的缺点。 3. 显微镜的光程调节部分 光程中主要调节部分是光阑。在金相显微镜光源系统中常放置着两个孔径可变的光阑，分别为孔径光阑和视场光阑。总的目的是为了提高最后映像的质量。 3.1 孔径光阑 主要调节入射光线粗细，具体调节将根据直接观察映像清晰度判定。 3.2 视场光阑 主要是为减少镜筒内的反射光和炫光，从而提高映像的衬度，因此，常将视场光阑缩小到最低限度。 除光阑外，还常常在孔径光阑后加滤光片，以提高映像质量。 4. 显微镜的物镜及目镜
实验金相试样制备与金相显微镜的结构和使用 实验目的金相显微镜的原理金相试样的制备实验设备及材料实验内容及步骤实验报告要求思考题 一：实验目的 (1)了解金相显微镜的结构及原理 (2)熟悉金相显微镜的使用与维护方法 (3)了解浸蚀的基本原理，并熟悉其基本操作 (4)掌握金相试样制备的基本操作方法 二：金相显微镜的原理、构造及使用 (1)金相显微镜的基本原理 显微镜的放大倍数。显微镜的放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积，即物镜放大倍数为M物，目镜放大倍数为M目，显微镜放大倍数为M=M物*M目。物镜和目镜的放大倍数刻在嵌套圈上，例如10X、20X、45X分别表示放大10倍、20倍、45倍。 显微镜的鉴别率。显微镜的鉴别率是指它能清晰地分辨试样上两点间最小距离d的能力，d值越小，鉴别率越高。鉴别率是显微镜的一个重要的性能，它决定于物镜数值孔径A和所用的光线波长λ，可用下式表示：d=λ/(2A) 式中：λ表示入射光线的波长；A表示物镜的数值孔径。λ越小，A越大，则d越小。 物镜数值孔径。物镜数值孔径表示物镜的聚光能力，其大小为A=n*sinα 式中：n表示物镜与试样之间介质的折射率；α表示物镜孔径角的一半。N越大或α角越大，A越大。 (2)显微镜的构造 照明系统：在底座内有一个低压（6～8V，15V）的灯泡作为光源，由变压器降压供电，靠调节次级电压（6～8V）来改变灯光的亮度。聚光灯、孔径光栏以及反光镜等装置均安装在圆形底座上，视场光栏以及另一个聚光镜则安装在支架上，它们构成了显微镜的照明系统，使试样表面获得充分、均匀的照明。 显微镜调焦装置：在显微镜的两侧有粗动和微动调焦手轮，两者在同一部位。随粗调手轮6的转动，支撑载物台的弯臂作上下运动。在粗调手轮的一侧有制动装置，用以固定调焦正确后载物台的位置。微调手轮5使显微镜本题沿着划轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格，每一格表示物镜座上下微动0.002毫米。与刻度盘同侧的齿轮箱上刻有两条白线，用以指示微动升降范围，当旋到极限位置时，微动手轮就会自动被限制，此时，不能再继续旋转而应该倒转来使用。 载物台：用来放置金相试样，载物台和下面托盘之间有导轨，用手推动可使载物台在水平面上作一定范围的十字定向移动，以改变试样的观察部位。 孔径光栏和视场光栏：孔径光栏装在照明反射镜座上面，调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细，以保证物像达到清晰的程度。视场光栏设在物镜支架下面，其作用是控制视场范围，使目镜中视场明亮而无阴影。在刻有直纹的套圈上还有两个调节螺钉，用来调整光栏中心。 物镜转换器：转换器呈球面形，上有三个螺钉，可以安装不同放大倍数的物镜，旋转转换器可以使各个物镜镜头进入光路，与
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。另外，通过加光栏的办法，缩小透镜成象范围，也可以减小球面象差的影响。 二. 2）色象差 色象差与光波波长有着密切关系。当白色光中不同波长的光线通过透镜时，因其折射角度不同而引起象差。波长愈短，折射率愈大，其焦点愈近；波长愈长，折射率愈小，则焦点愈远，因而不同波长的光线，不能同时在一点聚集，致使映象模糊，或在视场边缘上见到彩色电视环带，这种现象称为色象差。色象差同样可以靠透镜组来减小影响。在光路中加上滤光片，使白色光变成单色光也能有效地减小色象差。 3）象域弯曲 垂直于光轴的平面，通过透镜所形成的象，不是平面而是凹形的弯曲象面，这种现象叫象域弯曲。象域弯曲是由于各种象差综合作用的结果。一般物镜都或多或少地存在着象域弯曲，只有校正极佳的物镜才能达到趋近平坦的象域。 （3）物镜 显微镜观察所见到的象是经物和目镜两次放大后所得到的虚象，其中目镜仅起到将物镜放大的实象再放大的作用。因此，显微镜的成象质量如何，关键在物镜。物镜的种类按象差校正分类，常用的镜的种类有消色差物镜（无标志）、复消色差物镜（标志APO）和平面消色差物镜（标志PL或Plan）。其中消色差物镜结构简单、价格低廉，象差已基本上予以校正，故普通小型金相显微镜多采用这种物镜。另外，按物体表面与物镜间的介质分，有介质为空气的干系物镜和介质为油的油系物镜两类。按放大倍数分，还可分为低倍、中倍和高倍。无论哪种物镜，都是由多片透镜组合而成的。 1）物镜上的标志 按国际标准规定，物镜的放大倍数和数值孔径，标在镜筒中央清晰位置，并以斜线分开。例如45/0。63、90X/1。30等。表示镜筒长度的字样或符号以及有无盖玻片的符号，标在放大倍数和数值孔径的下方，并
实验一、金相显微镜的构造及使用（2学时） 一、实验目的 1、了解金相显微镜的基本原理和构造； 2、掌握金相显微镜的使用方法； 3、利用金相显微镜进行组织分析。 二、概述 金相显微镜是一种专门用来观察金属和合金内部组织与缺陷的一种常用设备。将专门制作的金属和合金试样在金相显微镜下进行放大后观察、研究其内部组织结构及缺陷的方法称为金相分析法，其是一种常用的组织和缺陷分析方法。其可用来研究金属材料组织及其化学成分的关系；确定各类金属经不同的加工和热处理后的显微组织；鉴别金属材料质量的优劣等级等。 三、金相显微镜的原理及应用 1、基本放大原理 如图1-1所示，图中有两平行凸透镜组成一个透镜组，物体AB经物镜（对着所观察物体的透镜）和目镜（对着眼睛的透镜）放大后在人眼中形成颠倒放大的物象A‘‘B‘’。显然显微镜的放大倍数（M）为： M = M物：M目= （L/ f物）×（D/ f目）=250L/（f物×f目） 式中：M 物：物镜的放大倍数；M 目 ：目镜的放大倍数；D：人眼的明视距离；L： 镜筒的长度；f 物：物镜的焦距；f 目 ：目镜的焦距。 实际上，显微镜的放大倍数一般是通过物镜来保证的，，物镜的最高放大倍数可达100倍，目镜的放大倍数可达25倍。显微镜的放大倍数一般用“×”表示，如物镜的放大倍数为40×，而目镜的放大倍数为10×，则显微镜的放大倍数为250倍，表示为250×。
2、显微镜的构造 显微镜的种类很多，但最常见的为台式、立式和卧式三大类型。不论何中结构，其基本由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成。图1-2分别为XJP-3A 型显微镜的光学系统和外观结构图。灯泡发出一束光线，经聚光透镜组1的会聚及反射镜的反射。将光线聚集在孔径光栏上，经聚光镜组2再度将光线聚集在物镜的后焦平面上，最后通过物镜用平行光使试样表面得到充分均匀的照明，从试样散射回来的成象光线再经物镜组、辅助透镜、半反射镜、辅助透镜及棱镜等造成一个被观察的倒立的放大物象。经目镜的再次放大，观察者就能在目镜视场中看到试样表面最后的放大像。 XJP-3A型显微镜的基本构造为： （1）照明及光学系统：由装在底座内一低压灯泡、聚光镜、孔径光栏、反射镜、视场光栏和物镜、目镜等组成。它们的共同作用可产生符合要求的光线使试样表面得到充分均匀的照明并将从试样反射回来的光线送到观察者的眼中使观察者能够看到经放大后的试样表面的组织图象。 （2）调焦装置：显微镜的两侧有分粗调和细调手轮。旋转手轮可改变载物台的高度直至使目镜中看到的图象最清晰。 （3）载物台：用于放置试样。可用手在水平面内向方向推动以选择所需的观察视场。 （4）物镜转换器：呈球形，上有三个螺孔，可安装三个放大倍数不同的物镜。 旋转物镜转换器可将不同的物镜切如光路与目镜配合得到不同的显微镜放大倍数。 （5）目镜筒：呈45度倾斜安装在附有棱镜的半球形座上，通过安装在目镜筒上的目镜观察试场。 3、金相显微镜的使用方法 （1）将金相显微镜光源插在变压器上，通过低压变压器接通电源。 （2）根据放大倍数选择所需的物镜和目镜，分别安装在物镜座上和目镜筒上，并使转换器旋转至固定位置。 （3）将试样放在样品台中心，使试样观察面朝下。 （4）转动粗调受轮使镜筒上升，同时用眼观察，使物镜尽可能接近试样表面然后相反转动手轮使镜筒逐渐下降。当视场亮度增强时再该用细调手轮调节，直到物象清晰为止。
金相显微镜的使用及金相 试样的制备实验报告 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020
实验1?金相显微镜的使用及金相试样的制备 一、实验目的 1）掌握金相试样制备的基本方法 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 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。 (二)使用显微镜时应注意的事项 l)操作者的手必须洗净擦干，并保持环境的清洁、并保持环境的清洁、干燥； 2)用低压钨丝灯泡作光源时，接通电源必须通过变压器，切不可误接在220V 电源上； 3)更换物镜、目镜时要格外小心，严防失手落地； 4)调节物体和物镜前透镜间轴向距离(以下简称聚焦)时，必须首先弄清粗调旋钮转向与载物台升降方向的关系。初学者应该先用粗调旋钮将物镜调至尽量靠近物体，但绝不可接触。然后仔细观察视场内的亮度并同时用粗调旋钮缓慢将物镜向远离物体方向调节。待视场内忽然变得明亮甚至出现映象时，换用微调旋钮调至映象最清晰为止。
6)用油系物镜时，滴油量不宜过多，用完后必须立即用二甲苯洗净、擦干； 7)待观察的试样必须完全吹干，用氢氟酸浸蚀过的试样吹干时间要长些，因氢氟酸对镜片有严重腐蚀作用。 （三）金相试样制备 金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 1.取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应注意，尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为15~20mm，高为12~18mm比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的办法。 金相试样的镶嵌，是利用热塑性塑料(如聚氯乙烯)，热凝性塑料(如胶木粉)以及冷凝性塑料(如环氧树脂+固化剂)作为填料进行的。前两种属于热镶填料，热镶必须在专用设备一镶嵌机上进行。第三种属于冷镶填料，冷镶方法不需要专用设备，只将适宜尺寸(约φl5~20mm)的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一段时间凝固硬化即可。 2.粗磨 粗磨的目的主要有以下三点：
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
实验一普通光学金相显微镜的构 造及使用 实验二金相样品制备的一般方法
一、实验目的： 1、了解普通光学显微镜的构造，各主要部件及元件的效用。 2、掌握正确的使用操作规程及维护方法。 3、掌握金相样品制备的一般方法（机械抛光和化学浸蚀）。 4、了解金相样品制备的其他方法。 二、实验原理 正常人眼看物体时，最适宜的距离大约在250mm左右，这个距离称为“明视距离”，此时能分辨的最小距离约为0.15~0.30mm。 显微镜通过物镜及目镜两次放大而得到倍数较高的放大像，下图为它的放大原理图。 显微镜的基本构造：光学系统、照明系统、机械系统。
显微镜二级放大原理 ：放大倍数为 显微组织的显示（浸蚀）----原理： 1）单相合金的浸蚀 单相合金（包括纯金属）的组织是由不同晶粒组成的。各个晶粒的位向不同，存在着晶粒间界。一般晶界处的电极电位和晶粒内的不同，而且具有较大的化学不稳定性。因此在和化学试剂作用时，溶解得比较快，不同位向的晶粒，溶解程度也不同。在晶界处凹下去，光线被反射向斜方向而不进入目镜，呈现黑色。晶粒内也因表面倾斜程度不同有深浅不同。 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。 三、 实验内容、步骤及设备 内容： 1、认真观察和识别实验用金像显微镜的外形结构；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、目镜测微尺的使用、调焦的操作、维护的要点。垂直照明器的选用、滤色片的选用、暗场的使用等。 3、参观其他类型的显微镜。 4、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。 5、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。 6、参观其它类型的金相显微镜。 7、用机械抛光和化学浸蚀法制备金相样品一块。 8、观察试样的显微组织并绘制组织图 （F50毫米圆形，图下标注材料名称、热处理规程、总放大倍数、浸蚀剂、样品组织等项）。 步骤： 1． 样品的磨光：每人领取已截取并磨平的碳钢式样一块，本实验采取湿磨 法在金相样品预磨机上磨平。 2． 样品的抛光：磨光后的样品表面仍留有细的砂纸磨痕，还不能有效的观 察侵蚀后的组织，因此必须将砂纸磨痕完全抛去，是表面达到光亮如镜 的光洁度，才能满足显微镜观察的要求。抛光后的表面再200倍显微镜 的观察下应基本上没有磨痕和磨坑。本实验采取机械磨法，在专用的金 相样品抛光机上进行。 3． 显微组织的显示：采用化学侵蚀法，用竹夹子夹脱脂棉蘸侵蚀液在样品目物M M M ?=
金相显微样品的制备及金相显微镜的使用实验 一、实验目的 1. 掌握金相样品的制备过程和基本方法； 2. 了解金相显微镜的基本原理、构造，掌握显微镜的正确使用。 二、实验原理 利用金相显微镜观察金相试样的组织或缺陷的方法称为金相显微分析。它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术，在金属材料研究领域中占有很重要的地位。 在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜。这里仅对常用的光学金相显微镜作一般介绍。 （一）显微镜的基本原理、构造及使用 1. 显微镜的基本原理 最简单的显微镜可以仅由两个透镜组成。图1-1为相显微镜成像的光学原理示意图。图中AB 为被观察的物体，对着被观察物体的透镜O1叫物镜；对着人眼的透镜O2叫目镜。物镜使物体AB 形成放大的倒立实像A'B'，目镜再将A'B'放大成仍然倒立的虚像A"B"。其位置正好在人眼的明视距离（约250mm ）处。在显微镜中所观察的就是这个虚像A"B"。 (1) 显微镜的放大倍数 放大倍数由下式确定： 目 物目物f D f L M M M ⋅=⨯= 式中：M —显微镜总放大倍数； 图1.1 成像光学原理
M 物—物镜的放大倍数； M 目—目镜的放大倍数； f 物—物镜的焦距； f 目—目镜的焦距； L —显微镜的光学镜筒长度； D —明视距离（250mm ）。 由上式可知：f 物 、f 目越短或L 越长，则显微镜的放大倍数越大。 (2) 物镜的鉴别率 物镜的鉴别率是指物镜能清晰分辨试样两点间最小距离的能力。物镜鉴别率的数学公式为： A d 2λ = 式中：d —物镜的鉴别率； λ—入射光源的波长； A —物镜的数值孔径，它表示物镜的聚光能力。 由公式可知，波长λ越短，数值孔径A 越大，则鉴别能力就越高（d 越小），在显微镜中就能看到更细微的部分。数值孔径A 可由下列公式求出： φηsin =A 式中：η—物镜与物体之间介质的折射率； φ—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的角度。 η越大或物镜孔径角越大，则数值孔径越大，由于φ总是小于90，所以在空气介质（η=1）中使用时，数值孔径A 一定小于1，这类物镜称干系物镜。当物镜上面滴有松柏油介质（η=1.52）时，A 值最高可达1.4，这就是显微镜在高倍观察时用的油浸系物镜，每个物镜都有一个设计额定的A 值，刻在物镜体上。 (3) 显微镜的有效放大倍数 由M=M 目·M 物知，显微镜的同一放大倍数可由不同倍数的物镜和目镜来组合。如45倍的物镜乘以10倍的目镜或者15倍的物镜乘以30倍的目镜都是450倍。对于同一放大倍数，如何合理选用物镜和目镜呢？应先选物镜，一般原则是使显微镜的放大倍数在该物镜数值孔径的500~1000倍，即 A A M 1000~500= 这个范围称为显微镜的有效放大倍数范围,若M<500A,则未能充分发挥物镜的鉴别率,若M>1000A,则形成“虚伪放大”，组织的细微部分将分辨不清。待物镜选定后，再根据所需的放大倍数选用目镜。 (4) 景深：即垂直鉴别率，反映了显微镜对于高低不同的物体能清晰成像的能力。 式中：M —放大倍数； R —半孔径角； λ—波长； n —介质折射率。 由式可知n 、R 越大，景深越小；物距增加，景深增加。在进行断口分析时，为获得清晰的断口凹凸图像，景深不能太小。 (5) 透镜的几何缺陷
金相显微摄像 一、实验目的: (一)了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 (二)了解金相试样的制备方法。 (三)学习使用金相显微镜观察金相组织。 二、实验设备及材料: 实验设备:金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、玻璃板、培养皿、镊子。材料:金相试样、砂纸一套(800,1000,1200 )、抛光液(Al2O3)、腐蚀剂(4% 硝酸酒精溶液)、药棉、酒精 三、实验内容及步骤: 实验内容:(1)用机械抛光和化学侵蚀的方法制备金相样品 (2)观察试样的显微组织,并绘制组织图。 试验步骤:(1)金相样品的截取及镶嵌 (2)金相样品磨光 (3)金相样品的抛光 (4)金相样品的化学侵蚀 (5)显微组织的观察与记录
四、简述金相显微镜的放大原理: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 五、简述金相显微镜的基本构造 金相显微镜通常由光学系统,照明系统和机械系统三大部分组成,有的显微镜还附有摄影装置 (一)金相显微镜机械装置 显微镜的机械装置要由镜座、镜臂、载物台、镜简、物镜转换器及调焦装置等。它是支持放大、照明部分的支架、具固定与调解光学镜头,固定和移动标本作用。 二)金相显微镜放大部分 放大部分包括接物镜和接目镜。 (三)金相显微镜照明部分 照明部分包括反光镜、滤光镜、虹彩光圈和聚光镜等 六、金相制样的基本过程包括几个方面?这几个方面各是哪些? 制备显微试样包括取样、磨光、抛光及浸蚀四个步骤 1、取样 取样时应根据被分析材料或零件的特点。选择有代表性的部分。试样最适合的尺寸是直径为12mm,高为10mm的圆柱体或面积为12*12㎜2,高10mm的长方体。根据材料性质不同,可用手锯、用车床切削、用锤子击碎以及用砂轮切割等方法截
金相显微镜使用教程 一、引言 金相显微镜是一种广泛应用于材料科学领域的重要工具，其通过光学放大技术，可以观察和分析材料的显微结构和成分，为材料性能研究提供了宝贵的信息。本文将介绍金相显微镜的基本原理和使用方法，帮助读者更好地利用金相显微镜进行实验研究。 二、金相显微镜的原理 金相显微镜主要由光源、目镜、物镜、调焦机构、台子等组成。当光源通过物 镜照射在样品上时，样品会发生光的散射现象，然后再通过目镜观察样品上的显微结构。 三、金相显微镜的设置 1. 将样品放置在显微镜上的台子上，并调整好台子的高度，使样品与物镜的焦 距相适应。 2. 打开光源，调节光的亮度，确保样品上的结构清晰可见。 3. 使用目镜调节显微镜的放大倍数，使观察到的显微结构更加清晰。 四、样品制备 在使用金相显微镜前，通常需要对样品进行制备。样品制备步骤如下： 1. 获取需要观察的材料样品，并将其切割成薄片。厚度一般控制在几十到几百 微米。 2. 将薄片磨平，并使用研磨纸慢慢磨去表面粗糙处。 3. 使用研磨液将磨剩下的粉末冲洗掉，并用酒精进行清洗。
4. 将样品放置在金相显微镜的台子上。 五、观察样品 1. 使用目镜调整放大倍数，使样品上的显微结构清晰可见。 2. 可以使用调焦机构进行焦距的微调，以获得更清晰的显微图像。 3. 可以通过旋转物镜，改变样品的放大倍数，以观察更多不同尺寸下的细节。 4. 如果需要对显微结构进行测量，可以使用显微镜上的测量标尺或者配套软件进行测量。 六、显微结构分析 通过金相显微镜观察到的显微结构可以用于材料性能分析。以下是一些常见的显微结构分析方法： 1. 相组成分析：通过观察样品中的相结构和成分分布，可以了解材料中的组成情况，比如不均匀相分布、相变等。 2. 晶体学分析：通过观察晶体的形状、晶格和取向，可以了解晶体的晶体学性质，比如晶体的晶格参数、取向发生的变化等。 3. 晶界分析：通过观察晶界的形貌和分布，可以了解晶界对材料性能的影响，比如晶界对力学性能的影响、晶界的迁移等。 4. 缺陷分析：通过观察样品中的各种缺陷，如晶体缺陷、晶界缺陷等，可以了解材料的缺陷形貌和分布，为改善材料性能提供依据。 七、结论 金相显微镜是一种重要的材料科学分析工具，通过其观察和分析样品的显微结构，可以揭示材料的性能和性质。通过本文的介绍，读者可以更好地掌握金相显微
5.2 金相显微镜的基来源理、结构及使用 金相显微镜可用来鉴识和剖析各样金属和合金的组织结构，宽泛应用在工厂或实验室进行铸件质量的判定、原资料的查验或对资料办理后金相组织的研究剖析等工作。还可用于半导体检测、电路封装、精细模具、生物资料等查验与丈量。【实验目的】 1.认识金相显微镜的基来源理、基本结构和使用方法。 2.掌握认真阅读显微镜使用说明书并进行正确操作的方法。 【实验原理】 显微镜的基本放大作用由焦距很短的物镜和焦距较大的目镜来达成的，物体位于物镜的前焦点外但很凑近焦点地点，物体经过物镜形成倒立的放大实像，这个像位于目镜的物方焦距内但很凑近焦点地点，作为目镜的物体，目镜将物镜放 大的实像再放大成虚像，位于察看者的明视距离（距人眼 250mm）处，供眼睛察看。光路图见“ 2.4 光学基本仪器”中的图 2-？ 为了减少球面像差、色像差和像域曲折等像差，金相显微镜的物镜和目镜都是由透镜组构成的复杂光学系统。显微镜的成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，所以物镜的结构尤其复杂，依据对各样像差的校订程度不一样，物镜可分为消色差物镜、复消色差物镜和平视场物镜等三大类。最近几年来，因为采纳计算机技术，物镜的设计和制造都有了很大改良。 实质上，一方面，金相显微镜所察看的显微组织，常常几何尺寸很小，小至 可与光波波长对比较，此时不可以再近似地把光芒当作直线流传，而要考虑衍射的影响。另一方面，显微镜中的光芒老是部分相关的，所以显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相关过程。别的，因为衍射等要素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都遇到必定限制，当前金相显微镜可察看的最小尺寸一般是μm左右，有效放大倍数最大为1500~1600 倍。 金相显微镜总的放大倍数为物镜与目镜放大倍数的乘积。放大倍数用符号“Х”表示，比如物镜放大倍数为 20Х，目镜放大倍数为 10Х，则显微镜的放大 倍数为 200Х。往常物镜、目镜的放大倍数都刻在镜体上，在使用显微镜察看试样时，应依据其组织的粗细状况，选择适合的放大倍数，以细节部分能察看得清楚为准。 金相显微镜最常有的有正置、倒置和卧式三大类。本实验使用的是正置金相显微镜为例，光学系统结构图如图 5-2-1 所示。
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。
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：
金相显微镜的构造及使用 一、实验目的 1．了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 2．学习利用金相显微镜进行显微组织分析。 二、金相显微镜的放大原理 众所周知,放大镜是最简单的一种光学仪器,它实际上是一块会聚透镜（凸透镜)，利用它就可以将物体放大。但金相显微镜不象放大镜那样由单个透镜组成，而是由两组透镜组成.靠近所观察试样的透镜叫做物镜，而靠近眼睛的透镜叫做目镜.借助物镜与目镜的两次放大，就能将物体放大到很高倍数（～1000倍）。图1所示为在显微镜中得到放大物象的光学原理图。 图1 金相显微镜光学原理图 金相显微镜总的放大倍数应为物镜与目镜放大倍数的乘积，即：M 总=M 物 ХM 目 放大倍数用符号“Х”表示,例如物镜放大倍数为25Х,目镜放大倍数为10Х，则显微镜的放大倍数为25Х10=250Х.显微镜的主要放大倍数通过物镜来保证,物镜的最高放大倍数可达100Х，目镜的放大倍数可达25Х。放大倍数均分别标注在物镜与目镜上。 在使用显微镜观察试样时，应根据其组织的粗细情况，选择适当的放大倍数。以细节部分观察得清晰为准. 显微镜的鉴别能力（鉴别率）：显微镜的鉴别能力是显微镜也是物镜最重要的特性，它事指显微镜对于试样上最细微部分所能获得清晰映象的能力。物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力,物镜的数值孔径越大,表明物镜的鉴别能力也就是显微镜的鉴别能力越高。物镜的数值孔径与放大倍数一起刻在镜头外壳上,例如镜头上刻有
25/0.50,这个050即表示物镜的数值孔径。 显微镜质量的好坏,主要取决于：⑴放大倍数；⑵透镜的质量；⑶显微镜的鉴别能力。 三、金相显微镜的构造及使用 (一）金相显微镜的构造 金相显微镜最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成。现以4XI型台式金相显微镜为例加以说明。 光学系统：由光源、反光镜、物镜组、目镜及多组聚光镜组组成。 图2 金相显微镜光路图 照明系统:由安装在底座上的低压灯泡、聚光镜、反光镜、孔径光栏和安装在支架上的视场光栏和另一聚光镜组成。 机械系统：由载物台（试样台)、物镜转换器（安装多个物镜）、目镜筒（接目镜）、粗调和微调手轮、视场光栏（调节视域大小）和孔径光栏（调 节进光量）组成。
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'jl 600-2000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： A d =—— 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 D
金相显微镜的原理、构造及使用(三) 3.2.3 显微镜的鉴别能力（鉴别力） 显微镜的鉴别能力是显微镜最重要的特性，它是指显微镜对于试样上最细微部分所能获得清晰映象的能力，通常用可以辨别的物体上两点间的最小距离d来表示。被分辨的距离越短，表示显微镜的鉴别能力越高。 显微镜的鉴别能力可由下式求得： d=λ/2NA 式中：λ——入射光源的波长； NA——物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力。 可见，波长越短，数值孔径越大，鉴别能力就越高，在显微镜中就能看到更细微的部分。 一般物镜与物体之间的介质是空气，光线在空气中的折射率n=1，若一物镜的角孔径为60°，则其数值孔径为 NA=n×sinφ=1×sin30°=0.5 若在物镜与试样之间滴入一种松柏油（n=1.52），则其数值孔径为： NA=1.52×sin30°=0.76 物镜在设计和使用中指定以空气为介质的称为“干系物镜”（或干物镜），以油为介质的称为“油浸系物镜”（或油物镜）。从图1-7可以看出，油物镜具有较高的数值孔径，因为透过油进入到物镜的光线比透过空气进入的多，使物镜的聚光能力增强，从而提高物镜的鉴别能力。 物镜物镜试样试样 R2 R1R1R2R1R1R2R2j j=300 空气n=1 油n=1.52 （a）干物镜（b）油物镜 图1-7 不同介质对物镜聚光能力的比较 四．金相显微镜的构造和使用 4.1 金相显微镜的构造 4.1.1 光学系统 物镜和目镜是光学系统中最重要的光学器件，在前述内容中已专门进行了介绍。以下结合整体构造和本实验进行的需要，将教学实验中常用XJB—1型的光学系统作简要介绍。 本显微镜主要观察的是不透明物体，用以研究材料的金相组织。由于被观察的试样大小不一，因此，将载物台位于镜架上方，以利于试样复置并能使试样表面与仪器光轴的垂直。同时，被观察物体是不透明的材料表面，所以必须利用电源照明才能使用。 显微镜的光路比放大镜复杂（图1-8），光线由灯泡1发出，经聚光镜组2会聚，由反光镜子8将光线均匀半聚集在孔径光栏9上，经过聚光镜组3，再将光线透过半反射镜4聚集在物镜组6的后焦面，这样就使物体得到库勒照明。由物体表面反射回来的光线复经过物镜组
金相显微镜的使用及金相试样的制备实验报告 LT
金相检验实验报告 一、实验目的 1）掌握金相试样制备的基本方法 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 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。 (二) 金相试样制备 金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 1.取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为15~20mm，高为12~18mm比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的办法。 金相试样的镶嵌，将适宜尺寸(约φl5~20mm)的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一段时间凝固硬化即可。 2.粗磨
粗磨的目的主要有以下三点： 1)修整有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，形状很不规则，必须经过粗磨，修整为规则形状的试样； 2)磨平无论用什么方法取样，切口往往不十分平滑，为了将观察面磨平，同时去掉切割时产生的变形层，必须进行粗磨； 3)倒角在不影响观察目的的前提下，需将试样上的棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。 3.细磨 粗磨后的试样，磨面上仍有较粗较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨，可分为手工磨和机械磨两种。 （1）手工磨 手工磨是将砂纸铺在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样在砂纸上作 单向推磨。 1)加在试样上的力要均匀，使整个磨面都能磨到； 2)在同一张砂纸上磨痕方向耍一致，并与前一道砂纸磨痕方向垂直。待前一道砂纸磨痕完全消失时才能换用下一道砂纸。 3)每次更换砂纸时，必须将试样、玻璃板清理干净，以防将租砂粒带到细砂纸上。