Công nghệ phân tích gãy xương kính hiển vi kim loại
1. Phương pháp quan sát bằng kính hiển vi kim loại
Nguyên lý cơ bản của kính hiển vi kim loại được sử dụng trong khoa học vật liệu là quan sát trạng thái bề mặt của vật thể bằng cách phản xạ ánh sáng từ bề mặt mẫu vật. Do sự khác biệt về cấu trúc vi mô, cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học và độ nhám của bề mặt vật liệu, độ phản xạ ánh sáng thay đổi, dẫn đến sự hình thành lớp lót như trong Hình 3-5.
Độ phân giải tối đa của kính hiển vi quang học bị giới hạn bởi bước sóng của ánh sáng khả kiến và nói chung có thể được xác định theo tiêu chuẩn Payleigh, đó là d=0.61 λ/(N • A)
Trong công thức: d là độ phân giải;
λ là bước sóng của ánh sáng khả kiến
N. A là khẩu độ số.
Nếu bộ lọc màu xanh lá cây được sử dụng trong kính hiển vi kim loại, giá trị k có thể xấp xỉ bằng {{0}},5 μ m và đối với khẩu độ số cho phép lớn hơn với N · A là 1,4 thì không thể để phân biệt các cấu trúc mịn nhỏ hơn 0,2 μm. Do nhược điểm cố hữu là độ phóng đại thấp và độ sâu tiêu cự nông, các mẫu kính hiển vi quang học que chia bị giới hạn ở các bề mặt gãy phẳng, trong khi các bề mặt gãy cứng với độ gợn sóng lớn không thể quan sát và phân tích bằng kính hiển vi quang học.
Trong phân tích lỗi đứt gãy, kính hiển vi kim loại chủ yếu được sử dụng để quan sát cấu trúc vi mô của vật liệu và hình thái của vết nứt, thuộc phạm vi phân tích kim loại và sẽ không được trình bày chi tiết ở đây. Khi quan sát vết nứt, không chỉ cần quan sát, phân tích các đặc điểm hình thái, hướng, tính chất, điểm bắt đầu và kết thúc của vết nứt mà còn phải quan sát, phân tích tình hình xung quanh vết nứt và vật thể bình thường, những thay đổi về độ cứng vi mô ở cả hai mặt của vết nứt, sự phân bố của tạp chất và đặc điểm hình thái của oxit hoặc sản phẩm ăn mòn bên trong vết nứt.
Gần đây, đã có những tiến bộ mới trong việc ứng dụng kính hiển vi quang học để quan sát các cành cây, với sự xuất hiện của các loại kính hiển vi quang học mới có thấu kính đồng tiêu; Ngoài ra, công nghệ sao chép carbon nhựa có thể được sử dụng để quan sát hình thái vết nứt dưới kính hiển vi quang học.
2. Dụng cụ quang học chính được áp dụng
Các công cụ được sử dụng trong công nghệ phân tích vết nứt của kính hiển vi kim loại chủ yếu bao gồm các dụng cụ quang học như kính hiển vi kim loại và kính hiển vi soi nổi với thấu kính kép.
Do độ sâu tiêu cự nông của kính hiển vi kim loại nên bề mặt vết nứt nghiên cứu phải khá phẳng, thậm chí rất gần với một mặt phẳng. Điều đó có nghĩa là, thường không thể kiểm tra các bề mặt gãy gồ ghề và không bằng phẳng bằng kính hiển vi quang học.
Khi quan sát bề mặt vết nứt dưới kính hiển vi kim loại, độ phóng đại thường được sử dụng là khoảng 100 đến 500. Khi áp dụng phân tích kim loại để nghiên cứu đặc điểm hình thái của bề mặt vết nứt cần lắp đặt thiết bị kẹp mẫu vết nứt trên bệ kính hiển vi để đảm bảo tùy ý. điều chỉnh giới hạn độ nghiêng của bề mặt quan sát vết nứt, sao cho phần quan sát được của vết nứt vuông góc với trục mờ vi mô.
Hình thái nhấp nhô của bề mặt vết nứt gây khó khăn cho việc lấy nét hoàn toàn hình ảnh dưới kính hiển vi kim loại, điều đó có nghĩa là chỉ có thể thu được hình ảnh rõ ràng của các khu vực nhỏ hơn dưới kính hiển vi kim loại. Để khắc phục nhược điểm này, có thể chọn một vùng rất nhỏ của trường nhìn trong môi trường kính hiển vi quang học x400 để chụp ảnh cực, sau đó có thể cắt các phần lấy nét trong cùng trường nhìn này mà không cần phải dán những bức ảnh này thành một hình ảnh theo vị trí tương đối của từng phần. Phương pháp này khá cồng kềnh nhưng xét trên góc độ mở rộng ứng dụng của kính hiển vi quang học thì vẫn khả thi. Đặc biệt đối với những đơn vị hiện nay chưa có kính hiển vi điện tử thì nó càng có ý nghĩa thiết thực.
Một loại kính hiển vi quang học khác là kính hiển vi soi nổi hai mắt, thường sử dụng độ phóng đại từ xl đến x 100 và có cảm giác rõ ràng về tầm nhìn âm thanh nổi. Nó có thể được ghép nối với các thiết bị chụp ảnh.
Gần đây, Mclarchin đã phát triển một loại kính hiển vi quang học có độ sâu tiêu cự lớn hơn, có thể được sử dụng để phân tích và nghiên cứu hình thái của các vết nứt cực nhỏ.
