Una descrizione dell'uso dei microscopi metallografici e del processo di imaging
Campo di applicazione del microscopio metallografico
Esame metallografico di metalli ferrosi, esame metallografico di metalli non ferrosi, esame metallografico di metallurgia delle polveri, identificazione e valutazione dei tessuti dopo il trattamento superficiale del materiale.
Selezione del materiale: esiste una certa corrispondenza tra la microstruttura e le prestazioni del materiale, in base alla quale è possibile selezionare il materiale appropriato.
Controllo: controllo della materia prima e controllo del processo.
Ispezione a campione: il processo di fabbricazione del prodotto esegue un'ispezione metallografica sui prodotti semilavorati per garantire che la microstruttura del prodotto soddisfi i requisiti di lavorazione del processo successivo.
Valutazione del processo: giudicare e identificare la qualificazione del processo del prodotto.
Valutazione in servizio: fornire la base per l'affidabilità, l'affidabilità e la durata in servizio delle parti in servizio.
Analisi dei guasti: trovare difetti di processo e materiali, in modo da fornire una base di analisi macro e micro per l'analisi dei guasti.
Vari principi di imaging del microscopio metallografico
1. Campo chiaro, campo scuro
Il campo chiaro è il modo più semplice per osservare i campioni con un microscopio e presenta uno sfondo luminoso nel campo visivo del microscopio. Il principio di base è che quando la sorgente luminosa viene irradiata verticalmente o quasi verticalmente attraverso la lente dell'obiettivo sulla superficie del campione, viene riflessa verso la lente dell'obiettivo dalla superficie del campione per creare un'immagine.
La differenza tra il metodo di illuminazione del campo oscuro e il campo chiaro è che c'è uno sfondo scuro nell'area del campo del microscopio e il metodo di illuminazione del campo chiaro è l'incidenza verticale o verticale, mentre il metodo di illuminazione del campo oscuro è attraverso obliquo illuminazione intorno alla lente dell'obiettivo. Il campione, il campione disperderà o rifletterà la luce irradiata e la luce diffusa o riflessa dal campione entra nella lente dell'obiettivo per visualizzare il campione. L'osservazione in campo oscuro può osservare chiaramente cristalli incolori e piccoli o fibre fini di colore chiaro che sono difficili da osservare in campo chiaro in campo oscuro.
2. Luce polarizzata, interferenza
La luce è una specie di onda elettromagnetica e l'onda elettromagnetica è una specie di onda trasversale, solo l'onda trasversale ha un fenomeno di polarizzazione. Si definisce come luce il cui vettore elettrico vibra in modo fisso rispetto alla direzione di propagazione.
La polarizzazione della luce può essere rilevata con l'ausilio di apparati sperimentali. Prendi due polarizzatori identici A e B, lascia che la luce naturale passi prima attraverso il primo polarizzatore A, in questo momento anche la luce naturale diventa luce polarizzata, ma il secondo polarizzatore B è necessario perché l'occhio umano non può distinguerlo. Fissa il polarizzatore A, posiziona il polarizzatore B allo stesso livello di A, ruota il polarizzatore B e puoi scoprire che l'intensità della luce trasmessa cambia periodicamente con la rotazione di B e l'intensità della luce cambierà gradualmente dal massimo a massimo ogni rotazione di 90 gradi. Indebolito al più scuro, quindi ruotando di 90 gradi, l'intensità della luce aumenterà gradualmente dal più scuro al più luminoso, quindi il polarizzatore A è chiamato polarizzatore e il polarizzatore B è chiamato analizzatore.
L'interferenza è un fenomeno in cui due colonne di onde coerenti (luce) vengono sovrapposte nell'area di interazione per aumentare o diminuire l'intensità della luce. L'interferenza della luce è principalmente suddivisa in interferenza a doppia fenditura e interferenza a film sottile. L'interferenza a doppia fenditura significa che la luce emessa da due sorgenti luminose indipendenti non è luce coerente. Il dispositivo di interferenza a doppia fenditura fa passare un raggio di luce attraverso la doppia fenditura e diventa due raggi di luce coerente, che comunicano sullo schermo luminoso per formare frange di interferenza stabili. Nell'esperimento di interferenza della doppia fenditura, quando la differenza di percorso da un punto sullo schermo luminoso alla doppia fenditura è un multiplo pari della mezza lunghezza d'onda, nel punto compaiono frange luminose; quando la differenza di percorso da un punto sullo schermo luminoso alla doppia fenditura è un multiplo dispari della mezza lunghezza d'onda , la frangia scura in questo punto è l'interferenza della doppia fenditura di Young. L'interferenza del film sottile è il fenomeno dell'interferenza tra due fasci di luce riflessa dopo che un raggio di luce viene riflesso dalle due superfici del film, che si chiama interferenza del film sottile. Nell'interferenza del film sottile, la differenza di percorso della luce riflessa dalle superfici anteriore e posteriore è determinata dallo spessore del film, quindi la stessa frangia luminosa (frangia scura) dovrebbe apparire nel punto in cui lo spessore della pellicola è uguale in interferenza da film sottile. A causa della lunghezza d'onda estremamente corta della luce, quando i film sottili interferiscono, il film dielettrico dovrebbe essere abbastanza sottile da osservare le frange di interferenza.
3. Contrasto interferenziale differenziale DIC
Il microscopio metallografico DIC utilizza il principio della luce polarizzata. Il microscopio DIC a trasmissione ha principalmente quattro componenti ottici speciali: polarizzatore, prisma DIC I, prisma DIC II e analizzatore. I polarizzatori sono installati direttamente davanti al sistema del condensatore per polarizzare linearmente la luce. Un prisma DIC è installato nel condensatore e questo prisma può scomporre un raggio di luce in due raggi di luce (x e y) con diverse direzioni di polarizzazione, che formano un piccolo angolo. Il condensatore allinea i due fasci di luce parallelamente all'asse ottico del microscopio. Inizialmente, le fasi dei due fasci di luce sono coerenti. Dopo aver attraversato l'area adiacente del campione, a causa della differenza di spessore e indice di rifrazione del campione, i due fasci di luce presentano una differenza di percorso ottico. Un prisma DIC II è installato sul piano focale posteriore della lente dell'obiettivo, che combina le due onde luminose in una sola. In questo momento esistono ancora i piani di polarizzazione (x e y) dei due fasci di luce. Infine il raggio passa attraverso il primo dispositivo di polarizzazione, l'analizzatore. Prima che il raggio formi l'immagine DIC dell'oculare, l'analizzatore è ad angolo retto rispetto alla direzione del polarizzatore. L'analizzatore combina due fasci di luce perpendicolari in due fasci con lo stesso piano di polarizzazione, provocandone l'interferenza. La differenza del percorso ottico tra le onde x e y determina la quantità di luce trasmessa. Quando la differenza del percorso ottico è 0, nessuna luce passa attraverso l'analizzatore; quando la differenza di percorso ottico è pari alla metà della lunghezza d'onda, la luce che la attraversa raggiunge il valore massimo. Pertanto, sullo sfondo grigio, la struttura del campione presenta una differenza tra chiaro e scuro. Per ottenere il miglior contrasto dell'immagine, la differenza del percorso ottico può essere modificata regolando la regolazione fine longitudinale del prisma DIC II, che può modificare la luminosità dell'immagine. La regolazione del prisma DIC II può far sì che la struttura fine del campione presenti un'immagine di proiezione positiva o negativa, di solito un lato è luminoso e l'altro è scuro, il che provoca il senso tridimensionale artificiale del campione.
