Устройство и характеристика металлографического микроскопа

Для исследования микроструктур применяют металлографические мик­роскопы, работающие по принципу отражения света от рабочей поверхности микрошлифа. Микроскоп состоит из осветительного устройства, механической и оптической систем. Последняя включает объ­ектив, окуляр и ряд вспомогательных оптических элементов: зеркала, призмы, диафрагмы и т. п.

Оптическая схема металлографического исследовательского микроскопа МИМ-7 приведена на рис. 2.2. Световые лучи от лампы 1 проходят через собирательную линзу (коллектор) 2, отражаются от зеркала 3, проходят через светофильтр 4, апертурную диафрагму 5, фотозатвор 6 и полевую диафрагму 7. Претерпев полное внутреннее преломление в поворотной призме 8 лучи попадают на прозрачную плоско-параллельную пластинку 9. Так как она установлена под углом 45⁰ к световому потоку, часть света проходит сквозь нее и рассеивается в микроскопе, а часть лучей отражается от пластинки вверх, проходит через объектив 10, отверстие предметного столика 11 и попадает на микрошлиф 12. Отразившись от шлифа лучи, несущие изображение микроструктуры, проходят вниз через объектив 10 и прозрачную пластинку 9, отражаются от зеркала 13, и через окуляр 14 попадают в глаз исследователя.

11

10 8

9

14 13 6

15 5

4

17 2

1

16 3

Рис. 2.2. Принципиальная оптическая схема микроскопа МИМ-7:

1 – источник света; 2 – коллектор; 3, 13 и 16 – зеркала; 4 – светофильтр;

5 и 7 –диафрагмы; 6 – фотозатвор; 8 – призма; 9 – прозрачная пластинка;

10 – объектив; 11 – предметный столик; 12 – микрошлиф; 14 – окуляр;

15 – фотоокуляр; 17 – матовое стекло фотокамеры (или фотопластинка)

В случае фотографирования зеркало 13 сдвигается в сторону вместе с окулярным тубусом. Тогда лучи света проходят через фотоокуляр 15, отражаются от зеркала 16 и попадают на матовое стекло 17 фотокамеры, либо на фотопластинку в кассете, вставленную вместо матового стекла.

При работе на микроскопе исследуемый шлиф помеща­ют на предметный столик. Грубая фокусировка производит­ся устройством вертикального перемещения столика, точная – вращением микровинта.

Во избежание образования царапин на рабочей плоскости микрошлифа не рекомендуется пе­редвигать его по поверхности столика. Следует пользоваться специальными винтами, перемещающими столик с образцом в продольном и поперечном направлениях.

Суммарное увеличение микроскопа определяется как произведение увеличений объектива и окуляра, которые указаны на их оправах. Набор объективов и окуляров микроскопа МИМ-7 позволяет устанавливать их в различном сочетании, что обеспечивает увеличе­ние от 60 до 1440 крат.

Разрешающая способность микроскопа d — это наименьшее расстояние между двумя точками, при котором они видны раздель­но, не сливаясь в одно пятно. Объекты с размерами меньше раз­решающей способности оптического прибора в процессе исследований не обнаруживаются. Разрешающая способность микроскопа оп­ределяется по формуле

,

где l - длина волны света (для белого света среднее значение l=0,6 мкм);

n - коэффициент преломления среды между объективом и предметом; этой средой может являться воздух, либо жидкость с повышенным n; j - половина отверстного угла объектива, т.е. образующий угол конуса лучей, исходящих от объектива к точке его фокуса.

В современных микроскопах угол j объектива близок к 90°. При использовании сухого объектива, когда показатель преломления воздуха n = 1, разрешаю­щая способность микроскопа равняется длине вол­ны белого света и составляет 0,6 мкм. Для иммерсионного объектива (от лат. immersio «погружение»), на который капают кедровое масло с n = 1,5, получают разрешение d = 0,4 мкм. Применение синего светофильтра с l = 0,4 мкм и поляризованного света позволяет снизить разрешающую способность до 0,2 мкм. Таким образом, в оптическо­м микроскопе минимальный размер видимого объекта со­ставляет 0,2 мкм.