金相显微镜的成像原理

金相显微镜的成像原理

金相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。*级是物镜，细节AB通过物镜得到放大的倒立实角A₁B₁。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，还需第二次放大。第二级放大是通过目镜来完成。当经*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。

（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。

L——F₁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。

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

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。A₃B₃虚象就是经物镜和目镜两次放大后的组合物象。见图1-3。

2．透镜的象差

物镜是显微镜中zui重要的光学器件。现代物镜多是由多块透镜组合成的复合透镜构成。物镜的放大倍数主要决定于物镜前透镜的尺寸及曲率。前透镜以后的一系列透镜称为“后透镜"，后透镜主要是为了校正透镜的象差，以达到提高成象质量的目的。

透镜的象差按其产生的原因一般作如下分类：

平面鉴别能力是指物镜对显微组织所能获得清晰可分映象的能力。分辨率一般用能分辨两点间zui小距离d的倒数（1/d）表示。一般来讲从实用的角度分辨率只是一个比较数。而两点间zui小距离d对实用有重要意义。