Introduzione del campo di applicazione e del principio di imaging del microscopio metallografico
Esame metallografico di metalli ferrosi, metalli non ferrosi, metallurgia delle polveri, identificazione e valutazione della struttura dopo il trattamento superficiale dei materiali.
Selezione dei materiali: esiste una certa corrispondenza tra la microstruttura e le proprietà dei materiali, quindi è possibile selezionare i materiali adatti.
Controllo: controllo della materia prima e controllo del processo.
Ispezione a campione: l'esame metallografico dei prodotti semilavorati viene effettuato nel processo di fabbricazione del prodotto per garantire che la microstruttura dei prodotti soddisfi i requisiti di lavorazione della successiva procedura di lavorazione.
Valutazione del processo: per giudicare e identificare la qualificazione del processo produttivo.
Valutazione in servizio: fornire le basi per la sicurezza, l'affidabilità e la durata delle parti in servizio.
Analisi dei guasti: vengono rilevati difetti tecnologici e materiali, fornendo così basi di analisi macro e micro per l'analisi delle ragioni dei guasti.
Principi di imaging del microscopio metallografico
1. Campo visivo chiaro e campo visivo scuro
Il campo visivo luminoso è il modo più semplice per osservare i campioni al microscopio e presenta uno sfondo luminoso nel campo visivo del microscopio. Il suo principio di base è che quando la sorgente luminosa irradia la superficie del campione verticalmente o quasi verticalmente attraverso la lente dell'obiettivo, viene riflessa sulla lente dell'obiettivo attraverso la superficie del campione per renderla immagine.
La modalità di illuminazione del campo scuro è diversa da quella del campo chiaro in quanto presenta uno sfondo scuro nel campo visivo del microscopio, e la modalità di illuminazione del campo chiaro è verticale o con incidenza verticale, mentre la modalità di illuminazione del campo scuro è quella illuminare il campione obliquamente attraverso la periferia all'esterno della lente dell'obiettivo, in modo che il campione diffonda o rifletta la luce irradiata e la luce diffusa o riflessa dal campione entri nella lente dell'obiettivo per visualizzare l'immagine del campione. Osservazione in campo scuro, è possibile osservare chiaramente cristalli incolori e fini o fibre fini con colori più chiari che non sono facili da osservare in campo chiaro.
2. Luce polarizzata e interferenze
La luce è un'onda elettromagnetica e l'onda elettromagnetica è un'onda di taglio e solo le onde di taglio hanno polarizzazione. Si definisce come la luce il cui vettore elettrico vibra in modo fisso rispetto alla direzione di propagazione.
La polarizzazione della luce può essere rilevata mediante un dispositivo sperimentale. Prendi due polarizzatori identici A e B e fai passare prima la luce naturale attraverso il primo polarizzatore A. In questo momento, anche la luce naturale diventa luce polarizzata, ma l'occhio umano non può distinguerla, quindi è necessario il secondo polarizzatore B. Fissando il polarizzatore A, ponendo il polarizzatore B sullo stesso piano orizzontale di A, e ruotando il polarizzatore B, possiamo riscontrare che l'intensità della luce trasmessa cambia periodicamente con la rotazione di B, e l'intensità diminuisce gradualmente dal massimo al massimo più scuro ogni 90 gradi, quindi aumenta gradualmente dal più scuro al più luminoso dopo aver ruotato di 90 gradi. Pertanto, il polarizzatore A è chiamato polarizzatore e il polarizzatore B è chiamato analizzatore.
L'interferenza è il fenomeno per cui due onde coerenti (luce) si sovrappongono nella zona di interazione per aumentare o diminuire l'intensità della luce. L'interferenza della luce si divide principalmente in interferenza a doppia fenditura e interferenza a film sottile. L'interferenza a doppia fenditura è che la luce emessa da due sorgenti luminose indipendenti non è luce coerente. Il dispositivo di interferenza a doppia fenditura fa sì che un fascio di luce passi attraverso la doppia fenditura e diventi due fasci luminosi coerenti, che comunicano tra loro sullo schermo ottico per formare frange di interferenza stabili. Nell'esperimento di interferenza della doppia fenditura, quando la differenza di distanza tra un punto sullo schermo luminoso e la doppia fenditura è multipla anche di metà della lunghezza d'onda, in quel punto appaiono delle strisce luminose; Quando la differenza di distanza tra un punto sullo schermo e la doppia fenditura è pari a volte dispari la metà della lunghezza d'onda, la frangia scura in quel punto è l'interferenza della doppia fenditura di Young. L'interferenza del film sottile si riferisce al fenomeno dell'interferenza causato da due luci riflesse dopo che un raggio di luce è stato riflesso da due superfici del film sottile. Nell'interferenza con film sottile, la differenza di distanza della luce riflessa dalle superfici anteriore e posteriore è determinata dallo spessore del film, quindi la stessa striscia luminosa (striscia scura) nell'interferenza con film sottile dovrebbe apparire dove lo spessore del film è uguale. Poiché la lunghezza d'onda dell'onda luminosa è estremamente corta, la pellicola dielettrica dovrebbe essere sufficientemente sottile da poter osservare le frange di interferenza quando le pellicole sottili interferiscono.
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 polarizzatore. Il polarizzatore è installato direttamente davanti al sistema di condensatore per polarizzare linearmente la luce. Nel condensatore è installato un prisma DIC, che può scomporre un raggio di luce in due raggi (X e Y) con diverse direzioni di polarizzazione, e i due raggi formano un piccolo angolo compreso. Il condensatore orienta i due fasci di luce nella direzione parallela all'asse ottico del microscopio. * I primi due fasci di luce sono nella stessa fase. Dopo aver attraversato l'area adiacente del campione, la differenza del percorso ottico tra i due fasci di luce è dovuta al diverso spessore e indice di rifrazione del campione. Il prisma DIC Ⅱ è installato sul piano focale posteriore della lente dell'obiettivo, che combina due onde luminose in un unico raggio. In questo momento esistono ancora i piani di polarizzazione (xey) dei due raggi. Infine, il raggio passa attraverso un dispositivo polarizzatore, cioè un analizzatore. Prima che il raggio formi un'immagine DIC oculare, l'analizzatore si trova ad angolo retto rispetto al polarizzatore. L'analizzatore combina due onde luminose verticali in due raggi con lo stesso piano di polarizzazione, in modo che interferiscano tra loro. La differenza del percorso ottico tra le onde X e Y determina la quantità di trasmissione della luce. Quando la differenza del percorso ottico è 0, nessuna luce passa attraverso l'analizzatore; Quando la differenza del percorso ottico è pari alla metà della lunghezza d'onda, la luce che lo attraversa raggiunge un valore elevato. Quindi, sullo sfondo grigio, la struttura del campione presenta una differenza tra chiaro e scuro. Per far sì che il contrasto dell'immagine raggiunga un buon stato, la differenza del percorso ottico può essere modificata regolando la regolazione fine verticale 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, solitamente un lato è luminoso e l'altro lato è scuro, il che provoca il senso tridimensionale artificiale del campione.
