Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của kính hiển vi kim loại.
Kính hiển vi kim loại chủ yếu được sử dụng để xác định và phân tích cấu trúc bên trong của kim loại. Nó là một công cụ quan trọng để nghiên cứu kim loại học và là thiết bị quan trọng cho ngành công nghiệp để xác định chất lượng sản phẩm. Thiết bị này được trang bị một thiết bị camera có thể chụp các mẫu kim loại và phân tích các mẫu. Thực hiện phân tích đo lường, chỉnh sửa, xuất, lưu trữ, quản lý hình ảnh và các chức năng khác.
Kính hiển vi kim loại là sản phẩm công nghệ cao được phát triển bằng cách kết hợp hoàn hảo công nghệ kính hiển vi quang học, công nghệ chuyển đổi quang điện và công nghệ xử lý hình ảnh máy tính.
Hình ảnh kim loại có thể được quan sát dễ dàng trên máy tính, do đó các mẫu kim loại có thể được phân tích, phân loại, v.v. và hình ảnh có thể được xuất ra và in. Như chúng ta đã biết, thành phần của hợp kim, quá trình xử lý nhiệt và quá trình gia công nóng lạnh ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi tổ chức và cấu trúc bên trong của vật liệu kim loại, từ đó làm thay đổi tính chất cơ học của các bộ phận.
Vì vậy, sử dụng kính hiển vi kim loại để quan sát, kiểm tra và phân tích cấu trúc bên trong của kim loại là một phương tiện quan trọng trong sản xuất công nghiệp.
Kính hiển vi kim loại chủ yếu bao gồm hệ thống quang học, hệ thống chiếu sáng, hệ thống cơ học và các thiết bị phụ kiện (bao gồm cả máy ảnh hoặc các thiết bị khác như độ cứng vi mô).
Theo đặc điểm phản xạ ánh sáng của các thành phần mô khác nhau trên bề mặt mẫu kim loại, các thành phần mô này được nghiên cứu về mặt quang học và mô tả định tính, định lượng bằng kính hiển vi trong phạm vi ánh sáng khả kiến. Nó có thể hiển thị các dấu hiệu mô kim loại trong phạm vi từ 500 đến 0,2m.
Ngay từ năm 1841, người Trung Quốc đã nghiên cứu hoa văn trên thanh kiếm thép bằng da Damascus dưới kính lúp. Đến năm 1863, người Anh đã áp dụng các phương pháp thạch học, bao gồm kỹ thuật chuẩn bị mẫu, đánh bóng và khắc, vào nghiên cứu thép, phát triển kỹ thuật luyện kim và sau đó chụp ảnh một số mẫu mô có độ phóng đại thấp và các mẫu mô khác. Hình ảnh kim loại. Các thực tiễn khoa học của Sobie và những người cùng thời với ông ở Đức và Pháp đã đặt nền móng cho kính hiển vi kim loại quang học hiện đại. Đến đầu thế kỷ 20, công nghệ kính hiển vi kim loại quang học ngày càng được hoàn thiện và sử dụng rộng rãi trong phân tích kính hiển vi các kim loại và hợp kim. Nó vẫn là một công nghệ cơ bản trong lĩnh vực luyện kim.
Kính hiển vi kim loại là kính hiển vi trong đó ánh sáng khả kiến được sử dụng làm nguồn chiếu sáng. Cả hai loại rời rạc và nằm ngang đều bao gồm hệ thống khuếch đại quang học, ánh sáng và cơ học.
Hệ thống phóng đại là chìa khóa cho tính hữu dụng và chất lượng của kính hiển vi. Chủ yếu bao gồm vật kính và thị kính.
Độ phóng đại của kính hiển vi vàng là:
M hiển thị = L/f đối tượng × 250/f lưới = M hiển thị × M lưới. Trong công thức [m1] M display——cho biết độ phóng đại của kính hiển vi; Vật thể [m2] M, lưới [m3] M và vật thể [f2] f, lưới [f1] f tương ứng là độ phóng đại và tiêu cự của vật kính và thị kính; L là chiều dài của ống quang; 250 là khoảng cách quang học. Tất cả các đơn vị chiều dài là mm.
Độ phân giải và quang sai Độ phân giải của thấu kính và mức độ hiệu chỉnh các khuyết tật quang sai là những chỉ số quan trọng về chất lượng của kính hiển vi. Trong chụp ảnh vàng, độ phân giải đề cập đến khoảng cách phân giải tối thiểu của thấu kính vật kính đến vật thể mục tiêu. Do hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng nên khoảng cách phân giải tối thiểu của vật kính bị hạn chế. Abbe người Đức đã đề xuất công thức sau cho khoảng cách phân giải tối thiểu
d=λ/2nsinφtrong đó [kg2][kg2] là bước sóng của nguồn sáng;
n là chiết suất của môi trường giữa mẫu và vật kính (không khí; =1; nhựa thông: =1,5);
φ bằng một nửa khẩu độ của vật kính.
Có thể thấy từ công thức trên rằng độ phân giải tăng khi tổng tăng. Vì bước sóng của ánh sáng khả kiến [kg2][kg2] nằm trong khoảng từ 4000 đến 7000. Trong trường hợp thuận lợi nhất khi góc [kg2][kg2] gần bằng 90 thì khoảng cách phân giải sẽ không cao hơn [kg2]0,2m [kg2]. Do đó, cấu trúc vi mô nhỏ hơn [kg2]0,2m[kg2] phải được quan sát bằng kính hiển vi điện tử (xem), trong khi hình thái, sự phân bố và cấu trúc tinh thể của mô có tỷ lệ trong khoảng [kg2]0,2 ~ 500m [kg2] Những thay đổi về kích thước hạt, cũng như độ dày và khoảng cách của các vùng trượt, có thể được quan sát bằng kính hiển vi quang học. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích các đặc tính của hợp kim, tìm hiểu các quy trình luyện kim, tiến hành kiểm soát chất lượng các sản phẩm luyện kim và phân tích lỗi thành phần.
Mức độ chỉnh quang sai cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Ở độ phóng đại thấp, quang sai chủ yếu được điều chỉnh thông qua vật kính; ở độ phóng đại thấp, thị kính và vật kính cần phải được điều chỉnh cùng nhau. Có bảy loại quang sai ống kính chính, năm trong số đó là quang sai hình cầu, quang sai coma, loạn thị, độ cong trường và biến dạng đối với ánh sáng đơn sắc. Có hai loại ánh sáng đa sắc: quang sai màu dọc và quang sai màu ngang. Kính hiển vi ban đầu tập trung chủ yếu vào việc hiệu chỉnh quang sai màu và quang sai hình cầu một phần, với vật kính tiêu sắc và tiêu sắc tùy thuộc vào mức độ hiệu chỉnh. Trong các kính hiển vi kim loại gần đây, người ta đã chú ý đầy đủ đến quang sai như độ cong và biến dạng của trường vật thể. Sau khi vật kính và thị kính được hiệu chỉnh những quang sai này, không chỉ hình ảnh rõ ràng mà độ phẳng của nó cũng có thể được duy trì trong phạm vi rộng, điều này đặc biệt quan trọng đối với chụp ảnh vi mô kim loại. Do đó, vật kính tiêu sắc phẳng, vật kính tiêu sắc phẳng và thị kính trường rộng hiện đang được sử dụng rộng rãi. Các mức hiệu chỉnh quang sai nêu trên được đánh dấu tương ứng trên vật kính và thị kính dưới dạng loại thấu kính.
Các kính hiển vi kim loại sớm nhất sử dụng bóng đèn sợi đốt thông thường làm nguồn sáng. Sau đó, để cải thiện độ sáng và hiệu ứng ánh sáng, đèn vonfram điện áp thấp, đèn hồ quang carbon, đèn xenon, đèn halogen, đèn thủy ngân, v.v. đã xuất hiện. Một số kính hiển vi có đặc tính đặc biệt cần nguồn sáng đơn sắc, còn đèn natri và đèn tuo có thể phát ra ánh sáng đơn sắc.
Phương pháp chiếu sáng của kính hiển vi kim loại khác với phương pháp chiếu sáng của kính hiển vi sinh học. Nó không sử dụng ánh sáng truyền qua mà sử dụng ánh sáng phản xạ để chụp ảnh nên phải có hệ thống chiếu sáng bổ sung đặc biệt, đó là thiết bị chiếu sáng thẳng đứng. Năm 1872, V. von Lang đã chế tạo ra thiết bị này và chế tạo ra chiếc kính hiển vi kim loại học đầu tiên. Kính hiển vi kim loại ban đầu chỉ có chiếu sáng trường sáng, sau đó phát triển chiếu sáng xiên để cải thiện độ tương phản của một số mô.
Bảo trì, chăm sóc và phòng ngừa định kỳ
Để đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống, hãy chú ý đến các vấn đề sau:
Phòng thí nghiệm cần có ba điều kiện phòng ngừa: Chống sốc (cách xa nguồn động đất), chống ẩm (sử dụng điều hòa, máy sấy), chống bụi (có mái che); Nguồn điện: 220V+-10%, 50HZ nhiệt độ: 0 độ – 40 độ.
Khi điều chỉnh tiêu cự, hãy cẩn thận không để thấu kính vật kính chạm vào mẫu để tránh làm trầy xước thấu kính vật kính.
Không chuyển đổi vật kính khi tâm lỗ tròn của miếng đệm sân khấu cách xa tâm vật kính để tránh làm trầy xước vật kính.
Không điều chỉnh độ sáng từ cao xuống thấp hoặc quá sáng sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của bóng đèn và làm hỏng thị lực của bạn.
Việc chuyển đổi tất cả (chức năng) phải được thực hiện nhẹ nhàng và đúng vị trí.
Điều chỉnh độ sáng ở mức tối thiểu khi tắt.
Người không chuyên không nên điều chỉnh hệ thống chiếu sáng (đèn định vị dây tóc) để tránh ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh.
Khi thay đèn halogen, chú ý nhiệt độ cao để tránh bị bỏng; cẩn thận không dùng tay chạm trực tiếp vào thân thủy tinh của đèn halogen.
Khi tắt và không sử dụng, hãy điều chỉnh vật kính về trạng thái thấp nhất thông qua cơ chế lấy nét.
Khi máy đã tắt và không sử dụng, không nên đậy nắp che bụi ngay. Đợi nguội hẳn mới đậy nắp lại. Chú ý phòng chống cháy nổ.
Các bộ phận quang học không được sử dụng thường xuyên sẽ được đặt vào đĩa sấy khô.
Những người không chuyên nghiệp không nên cố gắng làm sạch vật kính và các bộ phận quang học khác. Bạn có thể dùng tăm bông thấm nước nhúng vào dung dịch pha theo tỷ lệ 1:1 (cồn khan: ether) rồi lau khô. Không sử dụng các chất lỏng khác để tránh làm hỏng thị kính.
