Металлографический микроскоп

23 Сентября 2018
Металлографический микроскоп – это световой микроскоп общего назначения, предназначенный для исследований непрозрачных объектов в отражённом свете (согласно ГОСТ 28489 90).

По конструкции подразделяется на прямой и инвертированный. Работая с инвертированным микроскопом не придётся делать шлиф двух поверхностей образца, потому что вся выровненная поверхность будет в поле зрения, будет находиться в одной плоскости резкости, без необходимости фокусироваться при смещении образца. Если микроскоп используется для исследований, а не рутинной работы, этих преимуществ недостаточно. Прямой металлографический микроскоп универсален и может быть оснащён: объективами с увеличением до 150х, модулями промежуточного увеличения 0,5х, 1х, 1,5х, 2х (общее увеличение микроскопа равно произведению увеличения окуляров, всех промежуточных модулей увеличения и объективов), большинством методов контрастирования, доступным оптическим микроскопам. Прямой микроскоп отличается более низкой ценой, чем инвертированный микроскоп со схожим оснащением и большими возможностями по подбору комплектации под нужды исследователя.

Оснащённость металлографического микроскопа определяют объекты и методы исследования

 BX53M
 Рисунок 1. Olympus BX53M

Многие конфигурации микроскопов для анализа шлифа металлов оснащаются осветителем отражённого света, широкопольными окулярами, объективами 50 крат с большим рабочим расстоянием. Для того, чтобы исследователь мог более детально рассмотреть дефект, используют модули промежуточного увеличения, либо окуляры с кратностью более 10х. В вышесказанном есть неточность – детальность, при использовании дополнительных увеличивающих линз не повышается, так как она зависит от апертуры объектива, и каждая линза в оптической системе рассеивает часть проходящего света. Именно поэтому, рекомендуется использовать просветлённую оптику, с максимальной хроматической и план коррекцией, а если требуются детализированные изображения объектов меньше 100 мкм – устанавливать объективы с кратностью 100х и выше.

В металлографических микроскопах применяются различные виды освещения и контрастирования: тёмное поле, косое освещение, поляризацию и ДИК

При методе косого освещения возрастает роль дифрагированных волн, а значит оттеняется рельеф объекта (для этого рельеф должен быть ярко выражен). В прямых микроскопах косое освещение достигается установкой призмой косого освещения между объективом и окулярами, либо смещением, относительно оптической оси, апертурной диафрагмы. На небольших увеличениях можно использовать внешние источники мощного света, например, с помощью 30Вт светодиодного осветителя со световодами типа «гусиная шея» можно настроить косое освещение при использовании объективов с большим рабочим расстоянием (фактически, до 20х-50х крат). У Olympus есть более продвинутая гибридная технология – DDF (направленное тёмное поле). При этой технологии, полый конус света подает на объект под углом, рассеивая свет даже на небольших изменениях рельефа.

Светлое поле и Тёмное поле Шлиф горной породы в поляризационном микроскопе
Рисунок 2. а) Светлое поле б) Тёмное поле Рисунок 3. Шлиф горной породы в поляризационном микроскопе BX53P


Используя метод тёмного поля, пользователь видит рассеянный свет от образца, поэтому все неровности становятся светлыми на однородном тёмном фоне. Этот метод даёт негативное изображение к светлопольному и выявляет: трещины, царапины, зёрна, структурные отдельности, отчётливо просматриваемые границы зёрен, непротравленные границы и включения на поверхности.

Поляризованный свет выявляет анизотропные оптические структуры, преломляющие свет. Изотропные кристаллы буду поглощать свет при «положении скрещения» поляризатора и анализатора, а анизотропные (не имеющие кубической решётки) будут контрастны на фоне металла. Поэтому, вращая градуированный поворотный анализатор и сверяясь со специальными таблицами, можно идентифицировать неметаллические включения, определить размер и структуру зерна, по углу поворота анализатора.

Метод дифференциально-интерференционного контраста (ДИК). На данный момент — это самый совершенный метод контрастирования. Достигается такое контрастирование с помощью призмы Номарского: неполяризованный свет поляризуется, попадая в оптический путь микроскопа. Плоскость поляризации света наклонена на 49° к плоскому объекту. Проходя через призму Номарского, поляризованный свет разделяется на два пучка, со взаимно ортогональной плоскостью поляризации. Это дает максимально контрастное изображение, на котором отчётливо видны все неровности и границы – рельеф поверхности.

 Светлое поле и Тёмное поле ДИК
 Рисунок 4. a) Светлое поле b) Тёмное поле c)   ДИК

Помимо выбора оптики и методов контрастирования, специалисты должны обращать внимание на выбор источника света. Лучшим выбором будет светодиодный источник света, потому что такие осветители дают мощный поток света, не искажающий цветовосприятие (см. рисунок 5). Для коротковолнового освещения образца следует использовать разные светофильтры.
 Галогенное и светодиодное освещение
Галогенное и светодиодное освещение
 Рисунок 5. Галогенное и светодиодное освещение


Наша компания предлагает для металлографии микроскопы: Olympus BX53M и Keyence VHX6000

BX53M интересен набором модулей, таких как: ARMAD (для регулировки высоты головки револьверов и осветителя), светодиодный осветитель ярче, чем 100Вт галогенная лампа, провставки для поляризации и ДИК и другими. Olympus BX53M и Keyence – это прямые микроскопы, которые подойдут для рутинной работы, которые могут быть роботизированы, чтобы автоматически определять содержание окислов, кристаллов и других включений на поверхности шлифов.

Возврат к списку