Giới thiệu lĩnh vực ứng dụng kính hiển vi kim loại và nguyên tắc hình ảnh
Lĩnh vực ứng dụng của kính hiển vi kim loại
Kiểm tra kim loại màu, kiểm tra kim loại màu, kiểm tra kim loại luyện kim bột, xác định và đánh giá mô sau khi xử lý bề mặt vật liệu.
Lựa chọn vật liệu: Có sự tương ứng nhất định giữa vi cấu trúc và hiệu suất của vật liệu, dựa vào đó có thể lựa chọn vật liệu thích hợp.
Kiểm tra: kiểm tra nguyên liệu và kiểm tra quy trình.
Kiểm tra lấy mẫu: Quá trình sản xuất sản phẩm tiến hành kiểm tra kim loại trên bán thành phẩm để đảm bảo rằng cấu trúc vi mô của sản phẩm đáp ứng các yêu cầu xử lý của quy trình tiếp theo.
Đánh giá quy trình: Đánh giá và xác định trình độ của quy trình sản phẩm.
Đánh giá khi đang sử dụng: Cung cấp cơ sở cho độ tin cậy, độ tin cậy và tuổi thọ khi sử dụng của các bộ phận đang sử dụng.
Phân tích lỗi: tìm lỗi quy trình và vật liệu, để cung cấp cơ sở phân tích vĩ mô và vi mô cho phân tích lỗi.
Các nguyên tắc hình ảnh khác nhau của kính hiển vi kim loại
1. Trường sáng, trường tối
Trường sáng là cách cơ bản nhất để quan sát các mẫu bằng kính hiển vi và nó thể hiện nền sáng trong trường quan sát của kính hiển vi. Nguyên tắc cơ bản là khi nguồn sáng được chiếu theo chiều dọc hoặc gần như thẳng đứng qua vật kính đến bề mặt mẫu, nó sẽ bị bề mặt mẫu phản xạ trở lại vật kính để tạo ra ảnh.
Sự khác biệt giữa phương pháp chiếu sáng trường tối và trường sáng là có nền tối trong khu vực trường của kính hiển vi và phương pháp chiếu sáng của trường sáng là phương pháp chiếu thẳng đứng hoặc dọc, trong khi phương pháp chiếu sáng của trường tối là chiếu xiên chiếu sáng xung quanh vật kính. Mẫu, mẫu sẽ tán xạ hoặc phản xạ ánh sáng chiếu xạ và ánh sáng bị tán xạ hoặc phản xạ bởi mẫu đi vào vật kính để chụp ảnh mẫu. Quan sát trong trường tối có thể quan sát rõ ràng các tinh thể nhỏ và không màu hoặc các sợi mịn có màu sáng khó quan sát trong trường sáng trong trường tối.
2. Ánh sáng phân cực, giao thoa
Ánh sáng là một loại sóng điện từ, còn sóng điện từ là một loại sóng ngang, chỉ có sóng ngang mới có hiện tượng phân cực. Nó được định nghĩa là ánh sáng có vectơ điện dao động cố định đối với hướng truyền.
Sự phân cực của ánh sáng có thể được phát hiện với sự trợ giúp của các thiết lập thí nghiệm. Lấy hai bản phân cực A và B giống hệt nhau, cho ánh sáng tự nhiên đi qua bản phân cực thứ nhất A trước, khi đó ánh sáng tự nhiên cũng trở thành ánh sáng phân cực, nhưng cần bản phân cực B thứ nhất vì mắt người không phân biệt được. Cố định bản phân cực A, đặt bản phân cực B ngang với A, xoay bản phân cực B, bạn có thể thấy rằng cường độ ánh sáng truyền qua thay đổi định kỳ theo vòng quay của B và cường độ ánh sáng sẽ thay đổi từ tối đa đến 90 độ mỗi lượt. Dần dần yếu đi đến tối nhất, sau đó xoay 90 độ cường độ ánh sáng sẽ tăng dần từ tối nhất đến sáng nhất, do đó, bản phân cực A được gọi là bản phân cực và bản phân cực B được gọi là bản phân tích.
Giao thoa là hiện tượng hai cột sóng kết hợp (ánh sáng) được đặt chồng lên nhau trong vùng tương tác để tăng hoặc giảm cường độ ánh sáng. Giao thoa ánh sáng chủ yếu được chia thành giao thoa hai khe và giao thoa màng mỏng. Hiện tượng giao thoa hai khe có nghĩa là ánh sáng do hai nguồn sáng độc lập phát ra không phải là ánh sáng kết hợp. Hiện tượng giao thoa hai khe làm cho một chùm ánh sáng đi qua hai khe trở thành hai chùm ánh sáng kết hợp giao thoa trên màn hứng sáng tạo thành các vân giao thoa ổn định. Trong thí nghiệm giao thoa hai khe, khi hiệu đường đi từ một điểm trên màn hứng sáng đến hai khe bằng một bội số chẵn của nửa bước sóng thì tại điểm đó xuất hiện các vân sáng; khi hiệu đường đi từ một điểm trên màn sáng đến hai khe là một bội số lẻ của nửa bước sóng thì vân tối tại điểm này là giao thoa giữa hai khe Young. Giao thoa màng mỏng là hiện tượng giao thoa giữa hai chùm ánh sáng phản xạ sau khi một chùm ánh sáng bị hai bề mặt của màng phản xạ, hiện tượng này được gọi là giao thoa màng mỏng. Trong giao thoa màng mỏng, độ chênh lệch đường đi của ánh sáng phản xạ từ mặt trước và mặt sau được xác định bởi độ dày của màng, do đó, vân sáng giống nhau (vân tối) sẽ xuất hiện ở nơi có độ dày của màng bằng nhau. nhiễu màng mỏng. Do ánh sáng có bước sóng cực ngắn nên khi các màng mỏng giao thoa, màng điện môi phải đủ mỏng để quan sát được các vân giao thoa.
3. DIC tương phản nhiễu vi sai
Kính hiển vi kim loại DIC sử dụng nguyên lý ánh sáng phân cực. Kính hiển vi DIC truyền qua chủ yếu có bốn thành phần quang học đặc biệt: bộ phân cực, lăng kính DIC I, lăng kính DIC II và máy phân tích. Các bản phân cực được lắp trực tiếp trước hệ thống tụ điện để phân cực tuyến tính ánh sáng. Một lăng kính DIC được lắp trong tụ điện và lăng kính này có thể phân tách một chùm ánh sáng thành hai chùm ánh sáng (x và y) với các hướng phân cực khác nhau, tạo thành một góc nhỏ. Tụ quang sắp xếp hai chùm ánh sáng song song với trục quang học của kính hiển vi. Ban đầu hai chùm sáng có cùng pha. Sau khi đi qua khu vực liền kề của mẫu vật, do sự khác biệt về độ dày và chiết suất của mẫu vật, hai chùm ánh sáng có sự khác biệt về đường quang. Một lăng kính DIC II được lắp đặt ở mặt phẳng tiêu điểm phía sau của vật kính, thấu kính này kết hợp hai sóng ánh sáng thành một. Lúc này vẫn tồn tại các mặt phẳng phân cực (x và y) của hai chùm ánh sáng. Cuối cùng, chùm tia đi qua thiết bị phân cực đầu tiên, máy phân tích. Trước khi chùm tia tạo thành hình ảnh DIC của thị kính, máy phân tích nằm vuông góc với hướng của kính phân cực. Máy phân tích kết hợp hai chùm ánh sáng vuông góc thành hai chùm có cùng mặt phẳng phân cực, khiến chúng giao thoa. Sự khác biệt về đường quang giữa sóng x và y xác định lượng ánh sáng được truyền đi. Khi hiệu số đường quang học là 0, không có ánh sáng nào đi qua máy phân tích; khi hiệu số quang trình bằng một nửa bước sóng thì ánh sáng đi qua đạt giá trị cực đại. Do đó, trên nền màu xám, cấu trúc của mẫu thể hiện sự khác biệt giữa sáng và tối. Để đạt được độ tương phản hình ảnh tốt nhất, có thể thay đổi chênh lệch đường quang bằng cách điều chỉnh tinh chỉnh theo chiều dọc của lăng kính DIC II, có thể thay đổi độ sáng của hình ảnh. Điều chỉnh lăng kính DIC II có thể làm cho cấu trúc mịn của mẫu vật có hình chiếu dương hoặc âm, thường là một bên sáng và bên kia tối, điều này gây ra cảm giác ba chiều nhân tạo của mẫu vật.
