Eine Beschreibung der Verwendung metallographischer Mikroskope und des Bildgebungsprozesses
Anwendungsgebiet des metallographischen Mikroskops
Metallografische Untersuchung von Eisenmetallen, metallografische Untersuchung von Nichteisenmetallen, metallografische Untersuchung der Pulvermetallurgie, Gewebeidentifizierung und -bewertung nach der Oberflächenbehandlung des Materials.
Materialauswahl: Es besteht eine gewisse Übereinstimmung zwischen der Mikrostruktur und der Leistung des Materials, auf deren Grundlage das geeignete Material ausgewählt werden kann.
Kontrolle: Rohstoffkontrolle und Prozesskontrolle.
Stichprobenprüfung: Der Produktherstellungsprozess führt eine metallografische Prüfung von Halbzeugen durch, um sicherzustellen, dass die Mikrostruktur des Produkts den Verarbeitungsanforderungen des nächsten Prozesses entspricht.
Prozessbewertung: Beurteilung und Identifizierung der Qualifikation des Produktprozesses.
In-Service-Bewertung: Bereitstellung einer Grundlage für die Zuverlässigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von in Betrieb befindlichen Teilen.
Fehleranalyse: Finden Sie Prozess- und Materialfehler, um eine Makro- und Mikroanalysebasis für die Fehleranalyse bereitzustellen.
Verschiedene Abbildungsprinzipien des metallographischen Mikroskops
1. Hellfeld, Dunkelfeld
Das Hellfeld ist die einfachste Methode zur Beobachtung von Proben mit einem Mikroskop und stellt einen hellen Hintergrund im Sichtfeld des Mikroskops dar. Das Grundprinzip besteht darin, dass die Lichtquelle, wenn sie vertikal oder nahezu vertikal durch die Objektivlinse auf die Probenoberfläche gestrahlt wird, von der Probenoberfläche zur Objektivlinse zurückreflektiert wird, um ein Bild zu erzeugen.
Der Unterschied zwischen der Dunkelfeld-Beleuchtungsmethode und der Hellfeld-Beleuchtungsmethode besteht darin, dass im Mikroskopfeldbereich ein dunkler Hintergrund vorhanden ist und die Beleuchtungsmethode des Hellfelds vertikal oder vertikal einfällt, während die Beleuchtungsmethode des Dunkelfelds durch schrägen Einfall erfolgt Beleuchtung rund um die Objektivlinse. Die Probe streut oder reflektiert das eingestrahlte Licht, und das von der Probe gestreute oder reflektierte Licht gelangt in die Objektivlinse, um die Probe abzubilden. Durch die Dunkelfeldbeobachtung können farblose und kleine Kristalle oder helle feine Fasern, die im Hellfeld im Dunkelfeld schwer zu beobachten sind, deutlich beobachtet werden.
2. Polarisiertes Licht, Interferenz
Licht ist eine Art elektromagnetische Welle, und elektromagnetische Welle ist eine Art Transversalwelle. Nur Transversalwellen weisen ein Polarisationsphänomen auf. Es ist definiert als Licht, dessen elektrischer Vektor in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung fest schwingt.
Mit Hilfe experimenteller Aufbauten kann die Polarisation von Licht nachgewiesen werden. Nehmen Sie zwei identische Polarisatoren A und B und lassen Sie das natürliche Licht zuerst durch den ersten Polarisator A. Zu diesem Zeitpunkt wird das natürliche Licht ebenfalls zu polarisiertem Licht, aber der zweite Polarisator B wird benötigt, da das menschliche Auge es nicht unterscheiden kann. Befestigen Sie den Polarisator A, platzieren Sie den Polarisator B auf der gleichen Ebene wie A, drehen Sie den Polarisator B, und Sie können feststellen, dass sich die Intensität des durchgelassenen Lichts periodisch mit der Drehung von B ändert und sich die Lichtintensität allmählich von Maximum auf ändert maximal alle 90-Grad-Drehung. Wenn Sie es auf die dunkelste Stufe schwächen und dann um 90 Grad drehen, nimmt die Lichtintensität allmählich von der dunkelsten zur hellsten Stelle zu. Daher wird der Polarisator A als Polarisator und der Polarisator B als Analysator bezeichnet.
Interferenz ist ein Phänomen, bei dem sich zwei Säulen kohärenter Wellen (Licht) im Interaktionsbereich überlagern, um die Lichtintensität zu erhöhen oder zu verringern. Die Lichtinterferenz wird hauptsächlich in Doppelspaltinterferenz und Dünnschichtinterferenz unterteilt. Doppelspaltinterferenz bedeutet, dass das von zwei unabhängigen Lichtquellen emittierte Licht kein kohärentes Licht ist. Das Doppelspalt-Interferenzgerät lässt einen Lichtstrahl durch den Doppelspalt passieren und wird zu zwei kohärenten Lichtstrahlen, die auf dem Lichtschirm kommunizieren und stabile Interferenzstreifen bilden. Wenn im Doppelspaltinterferenzexperiment der Wegunterschied von einem Punkt auf dem Lichtschirm zum Doppelspalt ein gerades Vielfaches der halben Wellenlänge beträgt, erscheinen an dem Punkt helle Streifen; Wenn der Wegunterschied von einem Punkt auf dem Lichtschirm zum Doppelspalt ein ungerades Vielfaches der halben Wellenlänge ist, ist der dunkle Streifen an diesem Punkt Youngs Doppelspaltinterferenz. Unter Dünnschichtinterferenz versteht man das Phänomen der Interferenz zwischen zwei reflektierten Lichtstrahlen, nachdem ein Lichtstrahl von den beiden Oberflächen des Films reflektiert wurde, was als Dünnschichtinterferenz bezeichnet wird. Bei der Dünnfilminterferenz wird der Wegunterschied des reflektierten Lichts von der Vorder- und Rückseite durch die Dicke des Films bestimmt, sodass an der Stelle, an der die Dicke des Films gleich ist, der gleiche helle Streifen (dunkler Streifen) erscheinen sollte Dünnschichtinterferenz. Aufgrund der extrem kurzen Wellenlänge des Lichts sollte bei der Interferenz dünner Filme der dielektrische Film dünn genug sein, um Interferenzstreifen zu beobachten.
3. Differenzieller Interferenzkontrast DIC
Das metallografische Mikroskop DIC nutzt das Prinzip des polarisierten Lichts. Das Transmissions-DIC-Mikroskop besteht hauptsächlich aus vier speziellen optischen Komponenten: Polarisator, DIC-Prisma I, DIC-Prisma II und Analysator. Direkt vor dem Kondensorsystem werden Polarisatoren installiert, um das Licht linear zu polarisieren. Im Kondensor ist ein DIC-Prisma eingebaut, das einen Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen (x und y) mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zerlegen kann, die einen kleinen Winkel bilden. Der Kondensor richtet die beiden Lichtstrahlen parallel zur optischen Achse des Mikroskops aus. Zunächst sind die Phasen der beiden Lichtstrahlen konsistent. Nach dem Durchgang durch den angrenzenden Bereich der Probe weisen die beiden Lichtstrahlen aufgrund der unterschiedlichen Dicke und des Brechungsindex der Probe einen optischen Wegunterschied auf. In der hinteren Brennebene des Objektivs ist ein DIC-Prisma II installiert, das die beiden Lichtwellen zu einer vereint. Zu diesem Zeitpunkt existieren noch die Polarisationsebenen (x und y) der beiden Lichtstrahlen. Schließlich durchläuft der Strahl das erste Polarisationsgerät, den Analysator. Bevor der Strahl das Okular-DIC-Bild bildet, steht der Analysator im rechten Winkel zur Richtung des Polarisators. Der Analysator kombiniert zwei senkrechte Lichtstrahlen zu zwei Strahlen mit derselben Polarisationsebene, wodurch sie interferieren. Der optische Wegunterschied zwischen den x- und y-Wellen bestimmt, wie viel Licht übertragen wird. Wenn der optische Wegunterschied 0 beträgt, gelangt kein Licht durch den Analysator; Wenn der optische Wegunterschied gleich der halben Wellenlänge ist, erreicht das durchtretende Licht den Maximalwert. Daher weist die Struktur der Probe auf dem grauen Hintergrund einen Unterschied zwischen hell und dunkel auf. Um den besten Bildkontrast zu erzielen, kann der optische Wegunterschied durch Anpassen der Längsfeinabstimmung des DIC-Prismas II geändert werden, wodurch die Helligkeit des Bildes verändert werden kann. Durch Einstellen des DIC-Prismas II kann die Feinstruktur der Probe ein positives oder negatives Projektionsbild darstellen. Normalerweise ist eine Seite hell und die andere Seite dunkel, was zu einem künstlichen dreidimensionalen Eindruck der Probe führt.
