Với sự phát triển của ngành công nghiệp, kính hiển vi kim loại đã được sử dụng rộng rãi trong ngành điện tử, công nghiệp hóa chất và thiết bị đo đạc để quan sát hiện tượng bề mặt của các chất mờ đục để nghiên cứu và phân tích; chip, bảng mạch in, tấm tinh thể lỏng, dây điện, sợi, Lớp phủ mạ và các vật liệu phi kim loại khác, v.v., đồng thời tiến hành nghiên cứu và phân tích về một số điều kiện bề mặt.
Bằng cách quan sát sự phân bố các thành phần kim loại của cấu trúc kim loại bằng kính hiển vi kim loại, có thể thu được một số tính chất nhất định của sản phẩm, chẳng hạn như tính chất cơ học và khuyết tật trong quá trình sản xuất sản phẩm, từ đó đưa ra đề xuất cho sản xuất và cải tiến các quy trình nhất định.
Nguyên tắc làm việc
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 là:
M display = L/f object × 250/f Mesh = M object × M Mesh Trong công thức, [m1] M display——biểu thị 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 công nghệ kim loại, độ phân giải đề cập đến khoảng cách phân giải tối thiểu của thấu kính mục tiêu đến đối tượng mục tiêu. Do hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng nên khoảng cách phân giải tối thiểu của vật kính bị hạn chế. Abb người Đức đã đề xuất công thức sau cho khoảng cách phân giải tối thiểu ( )
d=λ/2nsinφ trong 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 góc mở 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 cao, 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.
Nguồn sáng: Kính hiển vi kim loại sớm nhất sử dụng bóng đèn sợi đốt thông thường để chiếu 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 yêu cầu nguồn sáng đơn sắc và đèn natri và đèn TA có thể phát ra ánh sáng đơn sắc.
Phương pháp chiếu sáng: Kính hiển vi kim loại khác với kính hiển vi sinh học ở chỗ nó không sử dụng ánh sáng truyền qua mà sử dụng ánh sáng phản xạ để chụp ảnh nên phải có thêm hệ thống chiếu sáng 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.
Mục đích
Kính hiển vi kim loại thường được sử dụng để xác định và phân tích cơ cấu tổ chức của các kim loại, vật liệu hợp kim và vật liệu phi kim loại khác nhau. Nó là thiết bị nghiên cứu cơ cấu tổ chức của vật liệu trong luyện kim và khoa học vật liệu, đồng thời là trợ thủ đắc lực trong lĩnh vực nghiên cứu và giảng dạy khoa học.
Thích hợp cho sản xuất hàng không, sản xuất máy móc, sản xuất phương tiện, sản xuất và kiểm tra nồi hơi và bình chịu áp lực, công nghiệp hóa dầu, đường sắt, đóng tàu, nhà máy điện, nhà máy điện, lắp đặt thiết bị, khuôn mẫu lớn, kiểm tra an toàn, giám sát chất lượng, phòng thí nghiệm vật lý và hóa học và các ngành công nghiệp khác.
Nó cũng có thể được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy và phòng thí nghiệm để xác định chất lượng đúc, kiểm tra nguyên liệu thô hoặc nghiên cứu và phân tích cấu trúc kim loại sau khi xử lý vật liệu.
Trong đo lường công nghiệp, kính hiển vi kim loại có độ chính xác cao hơn dụng cụ đo hình ảnh. Nói chung, kính hiển vi kim loại là cần thiết để đo các bộ phận có độ chính xác tương đối cao. Kính hiển vi kim loại là kính hiển vi thích hợp để kiểm tra kim loại và phân tích lỗi của các phôi lớn khác nhau tại chỗ. Nó không yêu cầu cắt và lấy mẫu mà trực tiếp mài và đánh bóng phôi để đảm bảo tính toàn vẹn của phôi. Đế của kính hiển vi được trang bị ghế hút từ tính, có thể kiểm tra kim loại trực tiếp tại chỗ bằng cách hấp phụ trên phôi để quan sát cấu trúc.
