金相學主要是指利用光學(金相)顯微鏡和體視顯微鏡對材料顯微組織、低倍組織和斷口組織進行分析、研究和表征的材料學科分支。它不僅包括材料顯微組織的成像及其定性和定量表征，還包括必要的樣品制備、準備和取樣方法。它主要反映和表征成分材料的相和組織成分、晶體(也包括可能的亞晶體)、非金屬夾雜物甚至某些晶體缺陷(如位錯)的總數(shù)、形狀、大小、分布、取向、空間排列等。

　　01

　　金相顯微鏡的結構

　　為研究所的金相顯微鏡，主要由光學系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機械系統(tǒng)組成，由光源、后視鏡、物鏡組、目鏡和多個聚光鏡組成;底座上的低壓燈泡(用于提高光源的可靠性LED燈)、后視鏡、孔徑光欄、視場光欄和聚光鏡構成照明系統(tǒng);樣品臺、物鏡轉換器、目鏡、粗調和微調手輪、視場光欄和孔徑光欄構成機械系統(tǒng)。新的金相顯微鏡還具有即時超清晰捕獲和圖像處理功能，金相顯微鏡與一般顯微鏡成像的原理基本相同。

　　02

　　觀察金相顯微鏡的折射光圖像

　　根據(jù)金相樣品的物理特性，金相顯微鏡一般有四種常見的觀察方法:明場、暗場、偏光和微分干預。在過去的十年里，出現(xiàn)了一種新的激光聚焦方法。根據(jù)現(xiàn)代儀器“積木結構模塊化”根據(jù)設計理念，這四個功能不一定固化在每一個金相顯微鏡上，而是以開場為基本核心，其他功能可以像“搭積木”顯微鏡上的相同組合。例如，最基本的功能是開場和暗場。插入偏光鏡和偏光鏡后，增強正交偏光功能，然后插入渥拉斯頓棱鏡(Wollanstonprism)增加了微分干預功能。

　　1)明場(BrightField)

　　開放式場地照明是金相研究中的主要觀察方法。入射線直接或類似于直接射擊樣品表面，并使用樣品表面反射光線進入物鏡圖像。如果樣品是一面鏡子，那么樣品上的組織將顏色圖像反射在明亮的視場中，稱為“明場”照明。

　　明場效果

　　2)暗場DarkField

　　通過物鏡的外部照明樣品，照明光源不會進入物鏡，從而獲得樣品表面繞射光形成的圖像。如果樣品是一面鏡子，樣品上反射的光仍然以很大的傾斜角度反射，不可能進入物鏡。視場是黑暗的。只有在樣品的凹凸處，光才會反射到物鏡中。樣品上的組織將在黑暗的視場中襯托出明亮的白色圖像，就像夜空中的星星一樣，這被稱為“暗場”照明。

　　暗場效果

　　3)偏光polarizationcontrast

　　利用偏光原理，觀察某些物質的偏光性。

　　①陽光和偏振光

　　陽光(或自然光)是指陽光和電光。它的光振動在每個方向上都是平衡的，并且垂直于傳播方向。如果光振動僅限于垂直于傳播方向的平面上的一個方向，則稱為偏振光。

　?、讷@得偏振光的常用方法有兩種：

　　a.偏振棱鏡的一些晶體，當光源照射到其分界面時，會產(chǎn)生兩束折射光，稱為“雙折射”。一束光遵循折射定律稱為折射定律稱為折射定律?！皩こ９狻保肙光表示;另一束不遵循折射定律稱為“非常光”，用e光表示。所謂的偏振棱鏡，即當光源通過這個棱鏡時，會出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象，常用的是尼科爾棱鏡。

　　b.當人工偏振片太陽光照射到人工偏振片時，太陽光變成偏振光，目前顯微鏡一般采用人工偏振片。

　　偏光效果

　　加入補償片后的偏光效果

　　4)微分干預(differentialinterferencecontrastDIC)

　　微分干預是利用偏光干涉的原理。光源通過聚光鏡發(fā)射一束光，產(chǎn)生偏振光。半透鏡反射鏡進入沃拉斯登棱鏡后，產(chǎn)生一種具有微小交叉角的普通光(O光)和非常光(e光)的交叉平面;然后通過物鏡反射到樣品，然后通過沃拉斯登棱鏡產(chǎn)生一束光。通過半透鏡反射鏡，O光和e光重疊在偏光鏡上產(chǎn)生相關光束，并在目鏡對焦平面上產(chǎn)生干預圖像。它可以觀察樣品表面的細微凹凸和裂紋，圖像具有立體感，觀察效果更加逼真。

　　微分干預效果

　　03

　　應用金相顯微鏡

　　應用

　　領域

　　案例

　　金屬樣品分析

　　?質量控制

　　?失效分析

　　?新材料開發(fā)

　　?構造成分鑒

　　定和量化

　　?粒徑與非

　　檢查金屬夾雜物

　　?腐蝕損壞點

　　析