透反射金相顯微鏡是一種專門用于研究金屬材料組織結(jié)構(gòu)的精密光學(xué)儀器。采用高分辨率、低像散和良好的物鏡系統(tǒng)，以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等新技術(shù)，為材料科學(xué)和工程學(xué)領(lǐng)域的研究提供了強(qiáng)大的工具。其原理是基于折射和反射現(xiàn)象。當(dāng)光束穿過透鏡到達(dá)樣品表面時(shí)，一部分光線被折射進(jìn)入樣品內(nèi)部，另一部分光線被反射回來。通過樣品反射的光線，透反射金相顯微鏡能夠揭示出材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織。
一、光學(xué)系統(tǒng)
功能：實(shí)現(xiàn)光線的聚焦、放大與成像，是顯微鏡的核心部分。
組成與特點(diǎn)：
物鏡組
類型：
低倍物鏡（如4×、10×）：數(shù)值孔徑（NA）較小，景深大，適合快速定位樣品區(qū)域。
高倍物鏡（如40×、100×）：NA值高（如100×油鏡NA可達(dá)1.25），分辨率強(qiáng)，但景深淺，需精確調(diào)焦。
特殊物鏡：如暗場(chǎng)物鏡（斜射照明）、偏振物鏡（帶起偏/檢偏功能）、熒光物鏡（激發(fā)特定波長光）。
特點(diǎn)：物鏡前端通常標(biāo)注放大倍數(shù)、NA值及工作距離（WD），100×油鏡需配合浸油使用以提升分辨率。
目鏡組
類型：
普通目鏡（如10×、15×）：提供二次放大，部分目鏡帶刻度（如視場(chǎng)直徑18mm）用于測(cè)量。
高眼點(diǎn)目鏡：適合佩戴眼鏡者使用，出瞳距離長（>15mm）。
測(cè)微目鏡：內(nèi)置分劃板（如0.1mm刻度），用于直接測(cè)量樣品尺寸。
聚光鏡系統(tǒng)
明場(chǎng)聚光鏡：
結(jié)構(gòu)：由多片透鏡組成，可升降調(diào)節(jié)（如阿貝聚光鏡NA=1.25）。
功能：將光源發(fā)出的光線聚焦成平行光，均勻照射樣品。
暗場(chǎng)聚光鏡：
結(jié)構(gòu)：中心遮光板+環(huán)形透鏡，使光線以斜角照射樣品。
功能：僅散射光進(jìn)入物鏡，適用于觀察晶界、缺陷等低對(duì)比度結(jié)構(gòu)。
偏振聚光鏡：
結(jié)構(gòu)：內(nèi)置起偏鏡（偏振片），與檢偏鏡（物鏡后端）配合實(shí)現(xiàn)偏振光觀察。
補(bǔ)償器與濾光片
補(bǔ)償器：如λ/4或λ/2波片，用于增強(qiáng)偏振光觀察中的相位差對(duì)比度。
濾光片：
綠色濾光片：減少眩光，提升圖像清晰度。
黃色濾光片：適用于觀察熒光樣品，阻斷激發(fā)光干擾。
二、機(jī)械系統(tǒng)
功能：支撐光學(xué)部件，實(shí)現(xiàn)樣品定位與調(diào)焦。
組成與特點(diǎn)：
載物臺(tái)
結(jié)構(gòu)：
雙層載物臺(tái)：上層為樣品放置平臺(tái)（帶X/Y軸移動(dòng)旋鈕），下層為基座。
旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)：支持360°旋轉(zhuǎn)，便于觀察各向異性樣品（如晶粒取向）。
功能：
移動(dòng)范圍：通常X/Y軸移動(dòng)范圍≥50mm，精度≤1μm。
固定裝置：彈簧壓片或磁性夾具，防止樣品移動(dòng)。
調(diào)焦機(jī)構(gòu)
粗調(diào)焦手倫：
功能：快速調(diào)節(jié)載物臺(tái)高度，使物鏡接近樣品（避免碰撞）。
特點(diǎn)：行程長（如20mm），但精度低（約10μm/轉(zhuǎn)）。
微調(diào)焦手倫：
功能：精細(xì)調(diào)焦，實(shí)現(xiàn)圖像清晰化。
特點(diǎn)：行程短（如0.2mm），精度高（≤0.1μm/轉(zhuǎn)），部分顯微鏡配備微調(diào)焦限位裝置防止過調(diào)。
物鏡轉(zhuǎn)換器
結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)盤，可安裝3-5個(gè)物鏡。
特點(diǎn)：
定位精準(zhǔn)：物鏡切換后自動(dòng)對(duì)齊光軸，偏差<1μm。
防撞設(shè)計(jì)：部分轉(zhuǎn)換器配備彈簧緩沖裝置，避免物鏡碰撞樣品。
三、照明系統(tǒng)
功能：提供穩(wěn)定、可控的光源，支持透射與反射觀察模式切換。
組成與特點(diǎn)：
光源類型
鹵素?zé)簦?/div>
特點(diǎn)：色溫約3200K，光譜連續(xù)，適合明場(chǎng)/暗場(chǎng)觀察。
壽命：約2000小時(shí)，需定期更換。
LED燈：
特點(diǎn)：壽命長（>50000小時(shí)）、節(jié)能、色溫可調(diào)（如5500K白光）。
應(yīng)用：支持熒光觀察（需特定波長LED）。
汞燈/氙燈：
特點(diǎn)：高強(qiáng)度紫外光，適用于熒光顯微鏡。
照明模式
透射照明：
路徑：光源→聚光鏡→樣品→物鏡→目鏡。
適用樣品：薄片（如金相試樣、透明聚合物）。
反射照明：
路徑：光源→聚光鏡→樣品表面反射→物鏡→目鏡。
適用樣品：不透明樣品（如金屬、陶瓷）。
透反射切換：
機(jī)制：通過旋轉(zhuǎn)聚光鏡或插入反射鏡實(shí)現(xiàn)模式切換。
光闌控制
孔徑光闌：
位置：位于聚光鏡下方。
功能：調(diào)節(jié)進(jìn)入物鏡的光線錐角，控制分辨率與對(duì)比度。
視場(chǎng)光闌：
位置：位于光源出口處。
功能：限制照明區(qū)域，減少鏡筒內(nèi)部反射光。
四、圖像采集與處理系統(tǒng)
功能：記錄、分析顯微圖像，提升數(shù)據(jù)可用性。
組成與特點(diǎn)：
相機(jī)接口
類型：
C接口：標(biāo)準(zhǔn)接口，兼容多數(shù)工業(yè)相機(jī)。
F接口：適用于高分辨率科研相機(jī)（如sCMOS）。
特點(diǎn)：支持相機(jī)旋轉(zhuǎn)（0°/90°/180°/270°），適應(yīng)不同觀察方向。
圖像采集軟件
功能：
實(shí)時(shí)顯示：支持高幀率（如30fps）實(shí)時(shí)觀察。
參數(shù)調(diào)節(jié)：曝光時(shí)間、增益、白平衡、對(duì)比度等。
標(biāo)尺與測(cè)量：自動(dòng)生成比例尺，支持長度、面積、角度測(cè)量。
圖像處理：去噪、銳化、偽彩色增強(qiáng)、3D重建等。
輸出與存儲(chǔ)
格式：支持TIFF、JPEG、BMP等通用格式，部分軟件支持RAW格式保留原始數(shù)據(jù)。
存儲(chǔ)：內(nèi)置硬盤或外接USB存儲(chǔ)設(shè)備，容量≥1TB。
五、輔助模塊（可選）
加熱臺(tái)：
功能：支持樣品加熱（如觀察相變過程），溫度范圍室溫至300℃。
冷卻臺(tái)：
功能：配合液氮冷卻，觀察低溫相變或超導(dǎo)材料。
自動(dòng)進(jìn)樣器：
功能：實(shí)現(xiàn)樣品自動(dòng)加載與卸載，提升高通量檢測(cè)效率。
激光共聚焦模塊：
功能：通過點(diǎn)掃描獲取三維層析圖像，分辨率達(dá)納米級(jí)。
