(完整版)金相显微镜的基本原理、构造及使用
金相显微镜的构造及使用
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。
(完整版)金相显微镜的基本原理、构造及使用
5.2 金相显微镜的基本原理、构造及使用金相显微镜可用来鉴别和分析各种金属和合金的组织结构，广泛应用在工厂或实验室进行铸件质量的鉴定、原材料的检验或对材料处理后金相组织的研究分析等工作。
还可用于半导体检测、电路封装、精密模具、生物材料等检验与测量。
【实验目的】1.了解金相显微镜的基本原理、基本结构和使用方法。
2.掌握仔细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完成的，物体位于物镜的前焦点外但很靠近焦点位置，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靠近焦点位置，作为目镜的物体，目镜将物镜放大的实像再放大成虚像，位于观察者的明视距离（距人眼250mm）处，供眼睛观察。
光路图见“2.4光学基本仪器”中的图2-？为了减少球面像差、色像差和像域弯曲等像差，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，因此物镜的构造尤为复杂，根据对各种像差的校正程度不同，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。
近年来，由于采用计算机技术，物镜的设计和制造都有了很大改进。
实际上，一方面，金相显微镜所观察的显微组织，往往几何尺寸很小，小至可与光波波长相比较，此时不能再近似地把光线看成直线传播，而要考虑衍射的影响。
另一方面，显微镜中的光线总是部分相干的，因此显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相干过程。
此外，由于衍射等因素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都受到一定限制，目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2μm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，例如物镜放大倍数为20Х，目镜放大倍数为10Х，则显微镜的放大倍数为200Х。
通常物镜、目镜的放大倍数都刻在镜体上，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，以细节部分能观察得清晰为准。
金相显微镜的使用
实验一金相显微镜的使用和金相试样的制备一、实验目的了解金相显微镜的结构及原理，熟悉金相显微镜的使用与维护方法；掌握金相试样的磨制过程、磨制方法和浸蚀的基本原理及操作。
二、基本原理金相显微分析是研究工程材料内部组织形貌的主要方法之一，金相显微镜是进行金相显微分析的常用工具。
通过金相显微观察、研究材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物、氧化物和硫化物等在组织中的数量及分布情况，分析研究材料的组织及其化学成分（组成）之间的关系，确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织，以判别材料的质量。
1.金相显微镜（1）成像原理。
显微镜的基本原理如图所示，光学系统由物镜和目镜组成。
对着被观察物体的透镜为物镜，对着人眼的透镜为目镜。
被观察物体AB放在物镜前焦点F1略远一点的地方。
物镜使物体AB形成放大的倒立实相A1B1，目镜再把A1B1放大成倒立的虚像A1'B1'，它正在人眼明视距离处，及距人眼250mm处，人眼通过目镜看到的就是这个虚像A1'B1'。
图1 显微镜成像的光学简图图2 物镜的孔径角（2）显微镜的构造。
金相显微镜的种类和类型很多，最常见的形式有台式、立式和卧式三大类。
金相显微镜通常由光学系统、照明系统以及机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有照相摄影装置。
（3）显微镜操作和注意事项。
金相显微镜是贵重的精密光学仪器，在使用中必须十分爱护，自觉遵守显微镜的操作规程。
①选择适当载物台，将试样放在载物台上；②按观察需要，选择物镜和目镜，转动粗调焦手轮，升高载物台，并将物镜和目镜分别装在物镜转换器及目镜管上；③将灯泡的导线插入5V或6V变压器上，并把变压器与电源相接，使灯泡发亮；④转动粗调焦手轮6，使载物台下降，待看到组织后，再转动微调焦手轮7直至图像清晰为止；⑤缩小视场光阑，使其中心与目镜视场中心大致重合，然后打开视场光阑，使其像恰好消失于目镜视场之外；⑥根据所观察试样的要求，调整孔径光阑的大小。
金相显微镜的结构及使用要点
金相显微镜的结构及使用要点下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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金相显微镜的结构与使用
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。
光学金相显微镜的结构与使用
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
简述金相显微镜的主要结构和光学原理
简述金相显微镜的主要结构和光学原理
简述金相显微镜的主要结构和光学原理
金相显微镜是一种特殊的显微镜，它是利用金属反射镜和普通反射镜的组合，利用金属反射镜反射原理，把光束聚焦到物镜底部的普通反射镜上，使得观察者可以清楚地观察到微细物质的结构和形象。
金相显微镜的结构主要由三部分组成：物镜、金属反射镜和普通反射镜。
1. 物镜：物镜的作用是把光线折射成一束射线。
物镜的光学系统分为一个物镜组和一个调节系统：物镜组由两个物镜由四个螺纹连接，调节系统由四个螺纹连接的滑动调节装置和改变物镜之间距离的旋转调节装置组成。
2. 金属反射镜：它的作用是将物镜折射成的光束照射到普通反射镜上，使得光束聚焦到普通反射镜底部。
金属反射镜由两部分组成：一个金属镜片，一个普通镜片。
金属镜片是由调整角度的铝箔组成，它通过反射现象把光线反射到普通镜片上，然后再把光线反射到普通反射镜上，使得光线聚焦到反射镜底部。
3. 普通反射镜：它的作用是把金属反射镜反射的光束聚焦到反射镜底部，它是一个椭圆形的镜片，椭圆形的形状是为了使得光线能够聚焦到反射镜的底部，以此达到观察微细物质的目的。
金相显微镜的光学原理：当物镜把光线折射成一束射线时，这束光线会先反射到金属反射镜上，金属反射镜会把光线反射到普通镜片上，然后再把光线反射到普通反射镜上，最后普通反射镜会把光线聚
焦到反射镜的底部，使得观察者可以清楚地看到微细物质的结构和形象。
金相显微镜的原理、构造和使用
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。
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5.2 金相显微镜的基本原理、构造及使用
金相显微镜可用来鉴别和分析各种金属和合金的组织结构，广泛应用在工厂或实验室进行铸件质量的鉴定、原材料的检验或对材料处理后金相组织的研究分析等工作。
还可用于半导体检测、电路封装、精密模具、生物材料等检验与测量。
【实验目的】
1.了解金相显微镜的基本原理、基本结构和使用方法。
2.掌握仔细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完成的，物体位于物镜的前焦点外但很靠近焦点位置，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靠近焦点位置，作为目镜的物体，目镜将物镜放大的实像再放大成虚像，位于观察者的明视距离（距人眼250mm）处，供眼睛观察。
光路图见“2.4光学基本仪器”中的图2-？
为了减少球面像差、色像差和像域弯曲等像差，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，因此物镜的构造尤为复杂，根据对各种像差的校正程度不同，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。
近年来，由于采用计算机技术，物镜的设计和制造都有了很大改进。
实际上，一方面，金相显微镜所观察的显微组织，往往几何尺寸很小，小至可与光波波长相比较，此时不能再近似地把光线看成直线传播，而要考虑衍射的影响。
另一方面，显微镜中的光线总是部分相干的，因此显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相干过程。
此外，由于衍射等因素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都受到一定限制，目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2μm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，例如物镜放大倍数为20Х，目镜放大倍数为10Х，则显微镜的放大倍数为200Х。
通常物镜、目镜的放大倍数都刻在镜体上，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，以细节部分能观察得清晰为准。
金相显微镜最常见的有正置、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。
1三目观察系统2落射照明系统3物镜4标本5下照明
图5-2-1正置金相显微镜光学系统结构图
【实验器材】
FM-JX200型透反射高清金相显微镜、样品标本
FM-JX200型透反射高清金相显微镜的外形结构图如图5-2-2所示。
图5-2-2FM-JX200型透反射高清金相显微镜外形结构图
【实验内容与步骤】
实验室提供FM-JX200透反射高清金相显微镜的使用说明书，仔细阅读说明书，并对照显微镜实物，学习如何使用显微镜。
1.观察显微镜的构造，了解各部件的作用，并画出显微镜的几何光学原理示意
图。
2.装好显微镜的物镜、目镜，调好光阑，对样品进行观察、测量。
3.换上不同放大倍数的物镜，重复观察、测量，并作比较。
4.若配有CCD和电脑，打开CCD软件，重新调焦清楚后，完成样品显微组织图
的采集，并记录相关数据。
换上不同放大倍数的物镜，重复显微组织图的采集和数据记录。
【数据记录与处理】
1.画出显微镜的几何光学原理示意图；
2.简要写出金相显微镜的主要操作步骤；
2.按教师要求完成样品显微组织图的采集，并记录相关数据。
自学提纲
1.简述显微镜的几何光学原理。
2.金相显微镜主要有哪些部分组成？
3.使用金相显微镜观察试样应注意什么？。