金相显微镜的基本原理、构造及使用
(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。
金相显微镜的原理及用途
金相显微镜的原理及用途
金相显微镜是一种常用的显微镜，主要用于金属材料的显微观察和组织结构分析，以及金相检测。
金相显微镜的原理是利用光学显微镜原理和金相制样技术，通过透射光观察金属材料的显微结构。
金相显微镜通常由光源、物镜、目镜、聚光镜、显微镜支架、变倍筒、工作台等组成。
金相显微镜在金属材料研究和工程实践中具有广泛应用。
主要用途包括：
1. 显微观察与分析：金相显微镜可以观察金属材料的显微结构，如晶粒、晶界、相分布等。
通过观察和分析，可以评估其组织特征、相变现象、晶粒尺寸、晶界和析出相的形态等信息。
2. 材料检测与质量控制：金相显微镜可用于检测金属材料的质量和性能，通过观察和分析金属材料的组织结构，可以判断是否存在缺陷、夹杂物、裂纹、气孔等问题，以及评估材料的强度、硬度、韧性等性能。
3. 金相制样与观测：金相显微镜配合金相制样技术，可用于制备金属材料用于显微观察的样品。
制样过程一般包括样品切割、研磨、腐蚀、脱蜡、抛光等步骤。
制样后，可通过显微镜观察金属材料的显微结构，从而了解材料的组织特征和性能。
综上所述，金相显微镜在材料科学和工程领域中具有重要的应用价值，可用于金属材料的显微观察、组织结构分析和质量控制。
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
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。
金相显微镜使用教程
金相显微镜使用教程一、引言金相显微镜是一种广泛应用于材料科学领域的重要工具，其通过光学放大技术，可以观察和分析材料的显微结构和成分，为材料性能研究提供了宝贵的信息。
本文将介绍金相显微镜的基本原理和使用方法，帮助读者更好地利用金相显微镜进行实验研究。
二、金相显微镜的原理金相显微镜主要由光源、目镜、物镜、调焦机构、台子等组成。
当光源通过物镜照射在样品上时，样品会发生光的散射现象，然后再通过目镜观察样品上的显微结构。
三、金相显微镜的设置1. 将样品放置在显微镜上的台子上，并调整好台子的高度，使样品与物镜的焦距相适应。
2. 打开光源，调节光的亮度，确保样品上的结构清晰可见。
3. 使用目镜调节显微镜的放大倍数，使观察到的显微结构更加清晰。
四、样品制备在使用金相显微镜前，通常需要对样品进行制备。
样品制备步骤如下：1. 获取需要观察的材料样品，并将其切割成薄片。
厚度一般控制在几十到几百微米。
2. 将薄片磨平，并使用研磨纸慢慢磨去表面粗糙处。
3. 使用研磨液将磨剩下的粉末冲洗掉，并用酒精进行清洗。
4. 将样品放置在金相显微镜的台子上。
五、观察样品1. 使用目镜调整放大倍数，使样品上的显微结构清晰可见。
2. 可以使用调焦机构进行焦距的微调，以获得更清晰的显微图像。
3. 可以通过旋转物镜，改变样品的放大倍数，以观察更多不同尺寸下的细节。
4. 如果需要对显微结构进行测量，可以使用显微镜上的测量标尺或者配套软件进行测量。
六、显微结构分析通过金相显微镜观察到的显微结构可以用于材料性能分析。
以下是一些常见的显微结构分析方法：1. 相组成分析：通过观察样品中的相结构和成分分布，可以了解材料中的组成情况，比如不均匀相分布、相变等。
2. 晶体学分析：通过观察晶体的形状、晶格和取向，可以了解晶体的晶体学性质，比如晶体的晶格参数、取向发生的变化等。
3. 晶界分析：通过观察晶界的形貌和分布，可以了解晶界对材料性能的影响，比如晶界对力学性能的影响、晶界的迁移等。
金相显微镜的结构与使用
直到图象清晰为止。
4.待观察试样必须完全用热吹风机吹干，方可进行观察。 5.试样观察结束，关闭电源后方可离开。
常用的放大倍数： 10x、40x、等。
（4）目镜：常用的放大倍数 5x、10x、12.5x等。
测微目镜 （带刻度标尺） 10x
显微镜放大100x(10×10)时：0.013mm/每小格
400x(40×10)时：0.003mm/每小格
2. 光路系统
试 样
物 镜 平面玻璃镜 （垂直照明 器） 棱镜组 件 视场光 圈
眼 睛
目 镜 目镜镜 筒
聚 光 镜 光源
孔径光 圈
平面反 射镜
摄像头
观察目镜 光切换拉杆
载物台
照明光源 调焦手轮
电源开关 电位器
（二）使用显微镜时应注意事项
1.操作者的手必须洗净檫干，并保持环境的清洁、干燥；
2.更换物镜、目镜时要格外小心，严防失手落地； 3.调焦时必须先弄清楚粗调旋钮转向与载物台升降方向关系。 操作时先旋转粗调手轮使载物台缓慢下降，同时眼睛通过目镜 观察，视场由暗变亮，继续旋转粗调手轮使载物台缓慢下降， 直到出现模糊不清的图象时停止旋转粗调手轮，换用细调手轮
金相显微镜的结构与使用
一、实验目的 1.了解金相显微镜的构造 2.掌握金相显微镜的使用方法 二、原理概述 （一）金相显微镜的构造 1.放大系统：（1）显微镜放大成像原理 其示意图如下：
试 样
物镜
目镜
眼睛
（2）透镜像差： 球 面 像 差
色 像 差
像 域 弯 曲
（3）物镜：放大倍数/数值孔径 ，如45/0.63、25/4 分辨率： d=λ /2N.A 显微镜的有效放大倍数: M效观≈500-1000N.A 显微镜的放大倍数:M=物镜放大倍数×目镜放大倍数
金相显微镜的构造和使用
金相显微镜的构造和使用一、金相显微镜的构造1.光源系统：金相显微镜一般采用显微照明机或者透射照明系统作为光源。
显微照明机具有调节亮度的功能，透射照明系统采用一定的聚光系统进行照明。
2.显微镜头系统：显微镜头系统由目镜和物镜组成。
目镜位于显微镜的上方，一般10倍或者20倍。
物镜一般有多个倍率可选，可以通过旋转选择不同的物镜。
3.镜身系统：包括显微镜的固定座、支架、轴承和显微镜本体等组成。
显微镜的固定座主要用于固定显微镜，支架和轴承可以使显微镜在横向和纵向上进行调节，显微镜本体则是显微镜的主要组成部分。
4.变倍双眼显微镜系统：金相显微镜一般采用双眼显微镜设计，可以让观察者通过双眼同时观察样品，增加舒适度和观察效果。
双眼显微镜还可以通过变倍机构来调节观察倍率。
5.成像系统：金相显微镜一般配备数码相机或者CCD相机，用于拍摄样品的显微照片。
相机可以通过软件进行图像处理和测量分析。
二、金相显微镜的使用步骤1.调节照明系统：根据需要选择合适的照明方式，打开照明系统，并调节适当的亮度。
2.安装样品：将待观察的样品安装在显微镜台上，调节样品位置和方向，使之与物镜成垂直关系。
3.调节焦距：通过旋转调节镜筒，调节焦距，使样品清晰可见。
可以先使用较低倍率的物镜进行初步调焦，再使用较高倍率的物镜进行精细调节。
4.观察样品：通过目镜观察样品，并使用显微镜的调焦机构进行调整，使样品的细节清晰可见。
5.拍摄图片：将样品放置在合适的位置上，使用相机进行拍摄。
可以通过相机的软件进行图像处理和测量分析。
6.关闭显微镜：观察完成后，先关闭照明系统，然后将物镜旋转至最低倍率的位置，最后关闭显微镜。
三、注意事项1.使用显微镜时要小心操作，避免碰撞和摔落。
2.调节焦距时要轻轻旋转，避免损坏显微镜的镜筒。
3.需要定期清洁显微镜的物镜和目镜，以保持显微镜的清晰度。
清洁时使用专用的镜头纸或者棉花棒，避免使用化学溶剂。
4.使用显微镜进行观察时要注意避免光线反射或者干扰，以保证观察的准确性。
金相显微镜和普通显微镜
金相显微镜和普通显微镜金相显微镜和普通显微镜是两种常见的显微镜，不仅在科学实验室中广泛应用，也在医学、地质学、材料科学等领域发挥着重要作用。
本文将介绍金相显微镜和普通显微镜的原理、应用以及优缺点。
一、金相显微镜1. 原理金相显微镜是一种专门用于金相分析的显微镜，主要用于观察材料的金相结构、组织和相变等信息。
其原理与普通光学显微镜相似，都是利用光线的折射和反射原理来观察样品的特征。
2. 应用金相显微镜广泛应用于材料科学和工程领域，用于观察和分析金属和合金的显微组织、相变、晶粒尺寸和形态等特征。
它可以帮助科学家和工程师研究材料的性能、熔点、疲劳性能等，并为材料设计和工艺改进提供有效的支持。
3. 优点金相显微镜具有高分辨率和清晰度，可以观察到材料内部的微观结构和组织。
它还能够进行定量的分析，如晶粒尺寸和相体积分数的测量，非常适用于研究材料的微观物理性质。
4. 缺点金相显微镜的成本较高，操作复杂，需要使用特殊的制样和显微量测技术。
另外，金相显微镜只能观察固态样品，对液态或气体样品的观察有一定的局限性。
二、普通显微镜1. 原理普通显微镜是一种常见的光学显微镜，主要由物镜、目镜、透光部分、聚光部分和支撑结构组成。
它利用透射光通过物镜和目镜的组合放大样品，然后通过目镜进行观察。
2. 应用普通显微镜广泛应用于生物学、药学、医学和教育等领域。
在生物学中，普通显微镜常用于观察细胞、组织和微生物的结构和特征。
在医学中，它用于病理学的诊断和研究。
在教育领域，普通显微镜常用于学生的实验和教学。
3. 优点普通显微镜具有价格低廉、操作简单的优点。
它能够提供适当的放大倍数，使观察者得以观察和研究微小物体的细节，并且与其他显微镜相比，普通显微镜更加便携和易于维护。
4. 缺点普通显微镜的分辨率相对较低，不能观察到样品的微观细节。
此外，由于其透射光的限制，普通显微镜只能观察透明样品，无法观察不透明或不透明度较高的样品。
结论金相显微镜和普通显微镜是科学研究和实验中常见的工具。
金相显微镜的构造及使用
金相显微镜的构造及使用金相显微镜的基本原理：由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。
最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。
从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。
该象被目镜再次放大。
照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。
利用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。
金相显微镜的主要结构：1．底座组；2．粗微动调焦机构；3．物镜转换器；4．载物台；5．目镜管组；6．物镜与目镜。
金相显微镜的使用方法：1．一手握住灯座，一手转动压有直纹的偏心圈，即可抽出灯座，将灯泡插入灯座后，再将灯座插入底座孔内。
2．将底盘电源接好、并开亮灯泡。
3．双目金相显锤微镜为双筒目镜组，需调整两目镜的中心距，使之与观察者两眼瞳孔距相适应，同时应转动目镜调节圈，使其示值与瞳孔距示值一致，否则会影响成象质量及齐焦性能。
4．把一个磨得很光亮，大约在100X下进行观察的试样，放在载物台上。
此时应考虑采用适宜孔径的载物片。
5．将10X物镜安装在工作位置上。
6．装上10X目镜，通过显微镜观察，转动粗调焦手轮，在见到所观察试样的象时，再转动微调焦手轮，直到象清晰为止。
7．旋转视场光栏圈，使光栏缩小，直至视场中出现比目镜视场光栏略小的可变光栏象。
8．利用两个调节螺钉，使视场中的可变光栏象的中心与目镜视场光栏中心大致重合。
9．打开视场光栏，使其象恰好消失于目镜视场光栏之外为止。
有时为了得到良好的衬度的象或者消除视场边缘模糊部分，有必要把视场光栏象适当小。
10．调节孔径光栏直径至10毫米(可按照光栏上刻度数定位)，在其盖玻片面上放置磨砂玻璃，其磨砂面应向光栏一面。
调节灯泡位置(灯座前后、上下、左右移动)，使孔径光栏获得最明亮而均匀的照明后，再转动偏心圈，将灯座固定在灯座孔中。
金相显微镜的原理
实验一金相显微镜的构造及使用一、实验目的1、了解金相显微镜的构造；2、掌握金相显微镜的使用方法。
二、实验原理概述（一）金相显微镜的构造光学金相显微镜的构造一般包括放大系统、光路系统和机械系统三部分，其中放大系统是显微镜的关键部分。
1、放大系统（1）显微镜放大成象原理显微镜放大基本原理如图1-1所示。
由图可见，显微镜的放大作用由物镜和目镜共同完成。
物体AB位于物镜的焦点F1以外，经物镜放大而成为倒立的实象A1B1，这一实象恰巧落在目镜的焦点F2以内，最后由目镜再次放大为一虚象A2B2，人们在观察组织时所见到的象，就是经物镜、目镜两次放大，在距人眼约150mm明视距离处形成的虚象。
由图1-1可知：=物镜的放大倍数M物=目镜的放大倍数M目显微镜的总放大倍数M=M物×M目=说明显微镜的总放大倍数M等于物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。
目前普通光学金相显微镜最高有效放大倍数为1600~2000倍，常用放大倍数有100、450倍和650倍。
另外，参照图1-1。
如果忽略AB与F1、A1B1与F2间距，依相似三角形定理可求出：M物==式中，D为光学镜筒长度；f为物镜焦距。
因光学镜筒子长度为定值，可见，物镜放大倍数越高，物镜的焦距越短，物镜离物体越近。
（2）透镜象差透镜在成象过程中，由于受到本身物理条件的限制，会使映象变形和模糊不清。
这种象的缺陷称为象差。
在金相显微镜的物镜、目镜以及光路系统设计制造中，虽将象差尽量减少到很小的范围，但依然存在。
象差有多种，其中对成象质量影响最大的是球面象差、色象差和象域弯曲三种。
1）球面象差由于透镜表面为球面，其中心与边缘厚度不同，因而来自一点的单色光经过透镜折射后，靠近中心部分的光线偏折角度小，在离透镜较远的位置聚集；而靠近边缘处的光线偏折角度大，在离透镜较近的位置聚集，因而必然形成沿光轴分布的一系列的象，使成象模糊不清，这种现象胜负为球面象差。
球面象差主要靠用凸透镜和凹透镜所级成的透镜级来减小。
实验二 金相显微镜的成像原理、构造与使用
实验二、金相显微镜的成像原理、构造与使用一、实验目的1. 了解金相显微镜的成像原理、基本构造，各主要部件的作用2. 掌握正确的使用操作规程和维护方法二、实验原理1. 金相显微镜金相显微镜的种类很多，按功能可分为教学型、生产型和科研型。
按结构可分为台式、立式和卧式三大类。
其构造均由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带照相装置和暗场照明系统等。
光学金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，显微镜成像原理如图所示。
其组成主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。
对着被观察物体AB的一组透镜叫物镜；对着眼睛的一组透镜叫目镜。
现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统组成的，其放大倍数可提高到1600~2000倍。
当被观察物体AB置于物镜前焦点略远处时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，得到一个放大的实像A′B′（称为中间像）。
若A′B′处于目镜焦距之内，则通过目镜观察到的物镜是经目镜再次放大的虚像A′′B′′。
由于正常人眼观察物体时最适宜的距离是250mm（称为明视距离），因此在显微镜设计上，应让虚像A′′B′′正好落在距人眼250mm处，以使观察到的物体影像最清晰。
2. 金相显微镜的使用步骤现场讲解为主（1）接通电源，打开照明系统，根据放大倍数要求选用物镜，如果需要通过电脑显示，可通过视频转接线将图像传输到电脑软件。
（2）将试样放在载物台中心，观察面朝下（3）旋转粗调焦手轮使载物台下降并靠近试样表面（不得靠近试样），然后相反旋转粗调焦手轮调节焦距，当视场亮度增强时改用微调焦手轮。
直到物像清晰为止（4）调节孔径光栅和视场光栅，使物像视场质量最佳（5）选择理想视场拍照（6）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯炮的使用寿命在使用金相显微镜时，需要注意以下事项：（1）操作应细心，不能有任何剧烈动作（2）显微镜镜头和试样表面不能用手直接触摸。
若镜头中落入灰尘，采用洗耳球吹掉灰尘和沙粒，严重时可用镜头纸或软毛刷轻轻擦拭（3）调节粗调或微调手轮时要求动作缓慢三、实验仪器及材料1. 金相试样2. 金相显微镜四、实验步骤1. 听取实验指导教师对光学显微镜成像原理、构造及使用的详细讲解并掌握光学显微镜的使用步骤和注意事项2. 将待观测样品置于金相显微镜，按照正确的光学显微镜操作方法观察金相显微镜组织，绘制金相显微组织五、实验报告要求1. 谈谈如何得到清晰的金相组织图2. 试样的金相显微组织图（样品观察完毕后，从电脑中复制到U盘中，然后打印出来，放在实验报告中）。
普通金相显微镜的结构、使用和维护
第四章金相显微镜金相显微镜是用来鉴别和分析各种金属和合金的显微组织的一种光学仪器。
金属和合金的组织是决定材料使用性能及力学性能主要因素，对金属或合金组织的分析和鉴别不仅是制定材料工艺的依据,而且可以预测、判定其性能。
对合金组织的分析常用方法是金相分析法。
因此，了解金相显微镜的原理和构造，充分掌握其性能、熟悉它的使用方法，则是材料科学工作者的基本技能之一。
第一节金相相微镜的结构及工作原理金相显微镜是用金属试样对光线的反射作用，经过透镜（物镜、目镜）放大来显示金属显微组织。
尽管类型很多，但其结构大体可以分为光学系统、照明系统、机构系统三个部分；此外还有照相装置，显微硬度等。
一、光学系统1、金相显微镜的成像原理金相显微镜的光学系统主要由物镜、目镜和一些棱镜组成，其作用是将物体形象经物镜和目镜两次放大；使物体映象得到高的放大倍数。
物体AB物在显微镜物镜ob的前焦点Fob以外少许，从物体AB反射出的光线经过物镜而在物镜的上方得到一个放大的倒立实像A'，B'，这个实像A'B'刚好落在目镜的焦点F ok以内，再经过目镜放大后，人眼在目镜上方观察时便可看到一个经过再次放大的虚像A"B"。
我们在显微镜中观察到的像是经过物镜和目镜两次放大的结果，它的总放大倍数M应为物镜放大倍数与目镜放大倍数之积：Δ——光学镜筒长度，对于一定的显微镜为常数。
Δ为物镜后焦点与目镜前焦点之间的距离。
L——明视距离，正常人眼看物体最清晰距离为250mm。
机械镜筒长度为显微镜的物镜座面到目镜筒顶的距离。
显微镜的放大倍数是由本身结构Δf1和Δf2所决定，由公式可知，f1，f2愈小,放大倍率愈大。
2、主要构件的性能和功用金相显微镜中的主要光学零件包括物镜、目镜、光栏、滤色片等。
1）物镜物镜是显微镜中最主要也是最贵重的光学零件，它是由几片同类的透镜所组成的复合透镜组。
位于物镜前端是一块平凸的透镜，起放大作用，位于前端透镜之后有一样正透镜，用于校正前端透镜引起的光学缺陷。
一金相显微镜的原理构造及使用
实验一金相显微镜的原理、构造及使用一．实验目的1）了解金相显微镜的成像原理、基本构造、各主要部件及元件的作用；2）学习和初步掌握金相显微镜的使用和维护方法。
二．实验概述金相分析是研究材料内部组织和缺陷的主要方法之一，它在材料研究中占有重要的地位。
利用金相显微镜将试样放大100~1500倍来研究材料内部组织的方法称为金相显微分析法，是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。
显微分析可以研究材料内部的组织与其化学成分的关系；可以确定各类材料经不同加工及热处理后的显微组织；可以判别材料质量的优劣，如金属材料中诸如氧化物、硫化物等各种非金属夹杂物在显微组织中的大小、数量、分布情况及晶粒度的大小等。
在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。
这里主要对常用的光学金相显微镜作一般介绍。
金相显微镜用于鉴别和分析各种材料内部的组织。
原材料的检验、铸造、压力加工、热处理等一系列生产过程的质量检测与控制需要使用金相显微镜，新材料、新技术的开发以及跟踪世界高科技前沿的研究工作也需要使用金相显微镜，因此，金相显微镜是材料领域生产与研究中研究金相组织的重要工具。
三．金相显微镜的基本理论知识3.1 显微镜的成像原理众所周知，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），利用它可以将物体放大。
其成像光学原理如图1-1所示。
当物体AB置于透镜焦距f以外时，得到倒立的放大实像A′B′（如图1-1（a）），它的位置在2 倍焦距以外。
若将物体AB放在透镜焦距内，就可看到一个放大正立的虚象A′B′（如图1-1（b））。
映象的长度与物体长度之比（A′B′/AB）就是放大镜的放大倍数（放大率）。
若放大镜到物体之间的距离a近似等于透镜的焦距(a≈f)，而放大镜到像间的距离b 近似相当于人眼明视距离（250mm），则放大镜的放大倍数为：N=b/a=250/f（a）实像放大（b）虚像放大图1-1 放大镜光学原理图由上式知，透镜的焦距越短，放大镜的放大倍数越大。
附录一 金相显微镜的基本原理、构造及使用
附录一 金相显微镜的基本原理、构造及使用一．金相显微镜的基本原理金相显微镜的光学原理如图1.1所示。
光学系统包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。
物镜和目镜分别由两组透镜组成。
对着物体AB 的一组透镜组成物镜O 1；对着人眼的一组透镜组成目镜O 2。
现代显微镜的物镜、目镜都由复杂的透镜系统组成。
A〞图1.1金相显微镜的光学原理图物镜使物体AB 形成放大的倒立实象A ′B ′（称中间象），目镜再将A ′B ′放大成仍倒立的虚象A 〞B 〞，其位置正好在人眼的明视距离处（即距人眼250mm ），我们在显微镜目镜中看到的就是这个虚象A 〞B 〞。
金相显微镜的主要性能如下：1．金相显微镜的放大倍数放大倍数由下式来确定： M =物M ×目M =目物f D f L 式中M ——金相显微镜放大倍数物M ——物镜的放大倍数目M ——目镜的放大倍数物f ——物镜的焦距f——目镜的焦距目L——金相显微镜的光学镜筒长度D——明视距离（250mm）f、目f越短或L越长，则金相显微镜的放大倍数越大。
在使用时，显微镜的放大物倍数就是物镜和目镜的放大倍数的乘积。
有的小型显微镜的放大倍数需乘一个镜筒系数，因为它的镜筒长度比规定的显微镜筒短。
2．金相显微镜的鉴别率金相显微镜的鉴别率是指它能清晰的分辨试样上两点间最小距离d的能力。
在普通光线下，人眼能分辨两点间的最小距离为0.15—0.30mm,即人眼的鉴别率d为0.15—0.30mm，而显微镜当其有效放大倍数为1400倍时，其鉴别率d为0.21⨯103-mm。
显然，d值越少，鉴别率就越高。
鉴别率是显微镜的一个重要的性能。
它可由下式计算：d=λ /2A式中λ——入射光线的波长A——物镜的数值孔径显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径，与目镜无关，光线的波长可通过滤色片来选择。
兰光的波长（λ=0.44μ）比黄绿光（λ=0.55μ）短，所以鉴别率较黄绿光的大25%。
当光线的波长一定时，可通过改变物镜的数值孔径来调节显微镜的鉴别率。
实验一金相显微镜的构造与使用
细调焦
旋转细调焦旋钮，进一步调整焦距，使样品 更加清晰。
放大倍数选择
根据观察目的选择合适的放大倍数，以满足 观察需求。
观察结果记录与分析
记录观察结果
在观察过程中，应随时记录观察到的现象和特征，可以使用笔记或 拍照的方式进行记录。
分析观察结果
根据记录的观察结果，结合样品的性质和特点，进行深入分析，得 出结论。
对金相显微镜应用的展望
随着材料科学研究的不断深入，金相显 微镜的应用将更加广泛。未来，金相显 微镜将更加智能化、自动化和数字化， 能够更好地满足科研和工业生产的需求。
金相显微镜的应用将更加注重与其他检 测方法的结合，如X射线衍射、电子探 针等，以实现对材料更全面、深入的研
究和分析。
金相显微镜在未来的发展中，将更加注 重环保和可持续发展，减少对环境的负 面影响，同时推动材料科学研究的进步
镜筒是显微镜的主要支架，载物台用 于放置样品，调节器则用于调节焦距、 缩放倍数等参数。
照明系统
照明系统为金相显微镜提供光源，通 常采用卤素灯或LED灯。
VS
照明系统的设计直接影响图像的清晰 度和对比度，因此需要合理选择和调 节光源。
控制系统
控制系统是金相显微镜的操作部分，包括开关、调节旋钮和按钮等。
清洁
定期清洁金相显微镜的镜头和表面，保持仪器整洁，提高观察效 果。
操作规范
遵循操作规程，避免违规操作导致仪器损坏或观察结果失真。
04
金相显微镜的观察技巧
观察前的准备
01
了解样品
在开始观察前，应了解样品的性 质、特点和观察目的，以便选择 合适的观察方法和显微镜参数。
03
准备样品
将待观察的样品制备成适合显微 镜观察的大小和形状，并确保样
金相显微镜的结构、原理及应用解析
金相显微镜的结构、原理及应用解析金相显微镜主要用于鉴定和分析金属内部结构组织，它是金属学研究金相的重要仪器，是工业部门鉴定产品质量的关键设备，该仪器配用摄像装置，可摄取金相图谱，并对图谱进行测量分析，对图象进行编辑、输出、存储、管理等功能。
金相显微镜是将光学显微镜技术、光电转换技术、计算机图像处理技术完美地结合在一起而开发研制成的高科技产品，可以在计算机上很方便地观察金相图像，从而对金相图谱进行分析，评级等以及对图片进行输出、打印。
众所周知，合金的成分、热处理工艺、冷热加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化，从而使机件的机械性能发生变化。
因此用金相显微镜来观察检验分析金属内部的组织结构是工业生产中的一种重要手段。
金相显微镜主要由光学系统、照明系统、机械系统、附件装置（包括摄影或其它如显微硬度等装置）组成。
根据金属样品表面上不同组织组成物的光反射特征，用显微镜在可见光范围内对这些组织组成物进行光学研究并定性和定量描述。
它可显示500～0.2m尺度内的金属组织特征。
早在1841年，俄国人（п．п．Ансов）就在放大镜下研究了大马士革钢剑上的花纹。
至1863年,英国人（H.C.Sorby）把岩相学的方法，包括试样的制备、抛光和腐刻等技术移植到钢铁研究，发展了金相技术，后来还拍出一批低放大倍数的和其他组织的金相照片。
索比和他的同代人德国人（A.Martens）及法国人（F. Osmond）的科学实践，为现代光学金相显微术奠定了基础。
至20世纪初，光学金相显微术日臻完善，并普遍推广使用于金属和合金的微观分析，迄今仍然是金属学领域中的一项基本技术。
金相显微镜是用可见光作为照明源的一种显微镜。
分立式和卧式, [光学显微镜 a 立式显微镜 b 卧式显微镜]。
它们都包括光学放大、照明和机械三个系统。
放大系统是影响显微镜用途和质量的关键。
主要由物镜和目镜组成。
显微镜的放大率为：M显=L/f物×250/f目=M显×M目式中[m1] M显——表示显微镜放大率；[m2] M物、[m3]M目和[f2]f物、[f1]f目分别表示物镜和目镜的放大率和焦距；L为光学镜筒长度；250为明视距离。
金相显微镜的使用和金相试样的制备.ppt
• 磨光：磨光工作可分为粗磨光和细磨光两 步。
• 抛光是磨光的继续，使试样更光滑，最终 使试样面呈镜面状
• 浸蚀操作有两种方法：揩擦法和浸入法
实验内容及步骤
• 了解显微镜基本光学原理； • 弄清金相显微镜的构造和使用方法，学会
使用金相显微镜； • 掌握制备金相试样并观察组织。
实验报告要求
• 实验目的、内容 • 简述金相显微镜的基本光学原理 • 画出用金相显微镜所观察到的组织示意图，
• 适当调整孔径光阑和视场光阑，以获得 最佳质量的物像。
• 如果使用油浸物镜，则可在物镜的前透 镜上滴上一滴松柏油，也可将松柏油直 接滴在试样上。油镜头用后应立即用棉 花沾取二甲苯溶液擦净再用擦镜纸擦干。
金相试样的制备
• 取样：选择和截取一个有代表性的试样是 金相检查的首要关键，只有具有代表性的 样品才可能达到检查目的
金相显微镜的构造及使用
• .首先将显微镜的光源插在变压器上，通 过低压变压器接通电源。
• 根据放大倍数选用所需的物镜和目镜， 分别安装在物镜座上目镜筒内，并使转 换器转至固定位置（由定位器定位）。
• 将试样放在样品台中心，是观察面朝下 并用弹簧片压住。
• 转动粗调手轮显示镜筒上升，同时用眼 观察，是物镜尽可能接近试样表面， （但不得与试样相碰）然后相反转动粗 调手轮，使镜筒下降以调节聚焦，当视 场亮度增强时再改用细调手轮调节，直 到物像调整至最清晰程度为止。
实验目的
• 掌握金相显微镜的使用和显微 分析的方法;
• 了解金相显微镜的光学原理和 构造;
• 初步掌握金相试样的制备和显 微组织显示方法.
实验概述
• 金相显微镜的原理 • 金显微镜的构造及使用 • 金相试样的制备
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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？。