Проводить наблюдение и исследование непрозрачных объектов в отраженном свете, а также их фотографирование сегодня возможно с использованием металлографического микроскопа. Устройство металлографического микроскопа состоит из двух систем – окуляра и объектива, которые представлены тремя системами: осветительной, механической и оптической. Более детально остановимся на каждой из них.
- Осветительная система в микроскопе представлена лампой накаливания, линзами (они предназначены и используются для снижения рассеивания лучей света и улучшения качества полученного изображения), фильтрами (устраняют лучи определенной волны, повышая четкость получаемого изображения) и диафрагмой (ее предназначение в микроскопе связано с ограничением сечения луча света и регуляцией интенсивности освещения).
- Что касается механической системы, то она представлена корпусом, предметным столиком с микрошлифом и тубусом с винтами, которые позволяют смещать предметный столик по горизонтали. Ну и, конечно же, оптическая система. На ее долю приходится основная роль и функция в микроскопе, ведь от того, какая оптика используется, будет зависеть качество получаемого результата.
- Оптическая система представлена в микроскопе двумя преломляющими призмами, зеркалом, объективами и окулярами с фотокамерой, что позволяет делать снимки и сохранять их.
Металлографический микроскоп - принцип работы
Прежде чем приступать к работе на металлографическом микроскопе, хотелось бы, чтобы каждый знал последовательность действий, что позволит существенно продлить продолжительность его функционирования и поможет получить качественное изображение. Итак, исследуемый предмет помещают на середину предметного стекла так, чтобы полированная поверхность его была обращена непосредственно к самому объективу. После того, как объектив размещен, подсоединяют микроскоп к сети, при этом регулируют тот накал освещения, который требуется в конкретном случае. После установления необходимого освещения, с помощью винта производят фокусировку, поднимая или опуская предметный столик на определенную высоту. Во время всего этого исследователь проводит наблюдение в окуляры. Используя все микровинты, регулируя уровень диафрагмы и перемещая светофильтры, удается получить качественное изображение, при этом глаза не напрягаются и можно комфортно проводить исследование.
Схема металлографического микроскопа представлена в виде рисунка чуть ниже.
Используя металлографические микроскопы, вначале проводится анализ и исследование нетравленного шлифта, где определяются разного рода дефекты, патологические включения и удается идентифицировать присутствие графита в чугуне. После изучения нетравленного шлифта, исследователь приступает к исследованию протравленного шлифта, где дается полностью изучить и проанализировать строение металлов и сплавов.
Петрографический и металлографический микроскопы активно применяют в отраслях, где проводится анализ и изучение разного рода металлов. Использование его дает возможность формировать конфигурацию размещения зерен металлов в отраженном свете, выявлять в металлах патологические включения и инородных частиц, а также оценивать свойства и особенности поверхностного слоя.
Основная функция микроскопа направлена на обработку параметров излучения от поверхности исследуемого объекта.
При выборе микроскопа очень важно обращать внимание на основные его характеристики – это окуляр и объектив. При изучении объектива микроскопа важно знать:
- какая кратность в нем увеличения (от 11 до 30 в светлом и от 30 до 90 в темном поле)
- численная апертура (0.7 – 1.3)
- фокусное расстояние (от 2.4 мм до 23 мм)
- свободное расстояние (от 0.13 до 5.4).
А вот при характеристике окуляра очень важно обращать внимание на:
- фокусное расстояние
- линейное расстояние.
Петрографический, или как его еще называют, поляризационный микроскоп, помимо предметного столика имеет поляризующий фильтр и анализатор (поляризатор расположен под предметным столиком, а анализатор в тубусе выше объектива). Основное назначение данного микроскопа направлено на изучение различных пород и минералов в тонких срезах.
Использование металлографического микроскопа в металлургии и металлообрабатывающей промышленности для контроля за качеством сплавов и металлов в последнее время стало настолько актуальным и распространенным, ведь благодаря такому микроскопу удается изучать все непрозрачные структуры в свете, отраженном от них. Благодаря развитию и усовершенствованию моделей микроскопа удается сразу получить анализ изображения математический. Такие микроскопы являются одним из важных атрибутов в сфере металлографии. Данная отрасль в металловедении подразумевает в себе детальное изучение структуры металлических материалов с помощью целого набора оптических приборов. Именно благодаря таким микроскопам удается полностью провести анализ и исследование структуры разных металлов, их сплавов, изучить полностью структуру металлов и шлифта. После обработки сплавов, объект подлежит исследованию, которое позволяет оценить тип и наличие и характер дефекта в металле, структуру металла, а также его плоскость и шероховатость.
Металлографический микроскоп: типы и виды
По типу метода исследования различают металлографические микроскопы:
- прямые: конструкции данного вида имеют высокую оптическую мощность, возможность наблюдения объекта под любым углом;
- инвертированные системы: отличаются высоким разрешением, и более приемлемой ценой по сравнению с прямыми устройствами;
- инспекционные: применяют для исследований микроэлектроники.
По типу оптической системы металлографические системы бывают: монокулярные, бинокулярные, тринокулярные, специальные и цифровые микроскопы металлографические.
По виду портативности различают стационарные (устанавливаются в лабораториях) и переносные микроскопические конструкции.
При использовании инвертированной модели микроскопа нет необходимости фокусировать образец, так как вся исследуемая поверхность материала находится в поле зрения. А вот прямые микроскопы имеют увеличение до 150 х, бинокулярную насадку, широкий угол поворота и устройства промежуточного увеличения. Из этого становится очевидным, что прямые микроскопы намного дороже инвертированных. Они между собой отличаются расположением объективов, насадкой и окуляром относительно исследуемому объекту.
Очень часто приходится прибегать к изучению продукции микроэлектроники. С этой целью используют инспекционные микроскопы металлографические, в которых предметный столик расположен снизу и есть фотоаппаратура с высоким увеличением.
Сферы применения металлографического микроскопа
Микроскоп для металлографии используется в таких основных областях:
- Металлургическая промышленность и машиностроение.
- Производства по металлообработке.
- Научно – исследовательская деятельность.
- Использование в криминалистике.
- Геология и археология.
- Применение микроскопа для электроники и микроэлектроники.
На сегодня в нашей стране существует несколько фирм производителей данных микроскопов, при этом каждая из них постоянно совершенствуется. Приобрести такой микроскоп может каждый прямо дома в интернет - магазине. Современные микроскопы имеют большое расстояние между поверхностью столика, объективом и оснащены большим ходом столика. Благодаря этому с помощью таких микроскопов удается проводить исследование крупных предметов. Помимо этого, практически все современные металлографические микроскопы оснащены фотокамерами, позволяющими фиксировать снимки и рассматривать и редактировать их на компьютере.
На сегодня нет ни одной лаборатории, которая занимается исследованием образцов металлов и изучением их свойств, металлографического микроскопа. Широкое использование в этой отрасли он получил благодаря своей универсальности, достоверности и прочности, ведь именно благодаря такому микроскопу ученые не только нашей страны, но и других стран, могут проводить анализ состава и структуры металлов, горных пород. С помощью таких микроскопов ученым удается исследовать:
- непрозрачные объекты и полупрозрачные предметы
- внутреннюю структуру горных пород и композитов
- проводить точные измерения металлов, их состав, изучать поверхность и свойства.
Все микроскопы такого рода оснащены объективом под исследуемым материалом, что позволяет передвигать его, поворачивать и проводить осмотр со всех сторон. В среднем вес исследуемого образца металла не должен превышать 1000 грамм, хотя есть и модели, с помощью которых удается проводить исследование более тяжелых образцов.
На сегодня, с целью упрощения работы сотрудников лаборатории, все металлографические микроскопы поделили на цифровые и портативные, с помощью которых анализ металлов можно проводить непосредственно на месте (за пределами лаборатории).
Правила работы на микроскопе для исследования металлов
Прежде чем приступить к работе с ним, важно помнить, что такой микроскоп требует внимательного и аккуратного отношения, ведь он не просто очень хороший, он еще и дорогой. Итак, перед Вами оптический металлографический микроскоп. Внимательно проведите осмотр его наружный, посмотреть линзы (окуляр, объектив) и с помощью специальных таблиц рассчитать его увеличение. Затем, предметный столик расположить по центру с помощью винтов, расположить микрошлифт на столик таким образом, чтобы поверхность, которую предстоит исследовать, была обращена непосредственно к объективу. Сделав все это, очень важно правильно расположить микровинт - он должен быть на нуле и уже после всего этого можно смело вращать микровинтом и перемещать предметный столик, наводя резкость на исследуемом объекте. После таких исследований специалисты могут смело делать анализ о структуре, качестве и свойствах металла.
Устройство металлографического микроскопа любого типа, как теперь нам известно, состоит из источника света, конденсора, диафрагмы, пластинки, объектива, микрошлифта, призмы внутреннего отражения, окуляра, зеркала и фотоокуляра (есть во всех современных моделях). С помощью конденсора и диафрагмы происходит формирование узкого пучка света, а вот плоскопараллельная пластинка и призма обладают свойством изменять направление лучей света. Чтобы увеличить изображение необходимо воспользоваться объективом и окуляром.
Итак, все современные лаборатории и цехи имеют микроскопы для непрозрачных объектов и металлов – металлографические микроскопы. Работая с ними можно быть уверенным в качестве полученных результатов. Учитывая то, что данные микроскопы нашли свое применение в отраслях с металлами, отсюда их и второе название – металлургические или промышленные микроскопы. Благодаря глубокому изучению сплавов удается четко и точно определить все его характеристики. Если материал подготовлен и отшлифован правильно, то тогда можно четко изучить внутреннее строение шлифа. С этой целью используют полировку или травление шлифа. Для этого используют раствор азотной кислоты в спирте, обработав метал которым, на его поверхности образуется пленка, затрудняющая проведение исследование.
Используя металлографический микроскоп можно не только оценить тип и характер дефекта в металле, но и структуру его (так называемые зерна металла), оценить его поверхность, шероховатость и присутствие в металле неметаллических структур. Если необходимо осуществить фотографирование объекта, то очень важно позаботиться о хорошем источнике света, так как металлы не способны хорошо отражать свет. С целью освещения используют темное, светлое поле, поляризацию или интерференционный контраст.
Те руководители, которым очень важен результат исследований и наблюдений, четко знают, что металлографический микроскоп должен быть от хорошего и качественного производителя, иметь отличную оптическую систему с максимальным увеличением. Если есть необходимость в работе за пределами лаборатории или цеха, то в таком случае не обойтись без портативного микроскопа, свойства которого немного уступают портативному, но все-таки он обладает хорошими показателями. Особой популярностью пользуются микроскопы цифровые профессиональные, так как они обладают высокой точностью измерений и исследований, имеют высокую производительность труда позволяют минимизировать затраты на документирование исследований.
