Einführung in die Anwendungsgebiete metallurgischer Mikroskope und die Prinzipien der Bildgebung
Jedes Abbildungsprinzip des metallographischen Mikroskops
1, Hellfeld, Dunkelfeld
Das Hellfeld ist die einfachste Methode zur Beobachtung von Proben im Mikroskop, da es einen hellen Hintergrund im Sichtfeldbereich darstellt. Das Grundprinzip besteht darin, dass, wenn die Lichtquelle senkrecht oder nahezu senkrecht durch die Objektivlinse auf die Oberfläche der Probe strahlt, die Oberfläche der Probe zurück zur Objektivlinse reflektiert wird und so ein Bild erzeugt.
Der Unterschied zwischen Dunkelfeldbeleuchtung und Hellfeldbeleuchtung besteht darin, dass im Sichtfeld des Mikroskops ein dunkler Hintergrund vorhanden ist und die Bestrahlungsmethode für das Hellfeld senkrecht oder vertikal ist, während die Dunkelfeldbeleuchtungsmethode die Probe durch die Objektivlinse von außen beleuchtet und die Probe schräg umgibt. Bei der Beleuchtung spielt das von der Probe gestreute oder reflektierte Licht eine Rolle. Das von der Probe gestreute oder reflektierte Licht in die Objektivlinse führt zur Abbildung der Probe. Bei der Dunkelfeldbeleuchtung sind im Hellfeld farblose, kleine Kristalle oder helle kleine Fasern nicht leicht zu erkennen, im Dunkelfeld sind sie deutlich zu erkennen.
2, polarisiertes Licht, Interferenz
Licht ist eine Art elektromagnetischer Welle, und elektromagnetische Wellen sind Transversalwellen. Nur Transversalwellen haben eine Polarisation. Sie wird als elektrischer Vektor relativ zur Ausbreitungsrichtung der Lichtschwingung in einer festgelegten Richtung definiert.
Das Phänomen der Polarisation von Licht kann mithilfe eines Versuchsaufbaus nachgewiesen werden. Nehmen wir zwei gleich große Polarisatoren A und B. Das natürliche Licht durchläuft zuerst das ** Stück Polarisator A. Zu diesem Zeitpunkt wird das natürliche Licht ebenfalls zu polarisiertem Licht. Da das menschliche Auge dies jedoch nicht erkennen kann, benötigen wir das ** Stück Polarisator B. Polarisator A ist fixiert, Polarisator B wird auf die gleiche Höhe wie A gestellt. Wenn Polarisator B gedreht wird, stellt man fest, dass die Intensität des durchgelassenen Lichts mit der Drehung von B zyklische Änderungen der Lichtintensität verursacht. Jede 90-Grad-Drehung wird allmählich von * hell auf * dunkel abgeschwächt, die Lichtintensität wird allmählich auf * dunkel reduziert, die Lichtintensität wird allmählich auf * dunkel reduziert, die Lichtintensität wird allmählich auf * dunkel reduziert, die Lichtintensität wird allmählich auf * dunkel reduziert. Die Intensität von großem Licht wird allmählich auf * dunkel abgeschwächt, und dann wird die Lichtintensität bei einer 90-Grad-Drehung allmählich von * dunkel auf * hell erhöht. Daher wird Polarisator A als Startpolarisator und Polarisator B als Vorspannungsdetektor bezeichnet.
Interferenz ist das Phänomen der Überlagerung zweier kohärenter Wellen (Licht), das in der Wechselwirkungszone durch die Verstärkung oder Abschwächung der Lichtintensität erzeugt wird. Lichtinterferenz wird hauptsächlich in Doppelspaltinterferenz und Dünnschichtinterferenz unterteilt. Bei der Doppelspaltinterferenz handelt es sich um zwei unabhängige Lichtquellen, die kein kohärentes Licht erzeugen. Bei der Doppelspaltinterferenz wird ein Lichtstrahl, der den Doppelspalt durchläuft, in zwei kohärente Lichtstrahlen aufgeteilt, wodurch sich im Lichtschirm stabile Interferenzstreifen bilden. Beim Doppelspaltinterferenzexperiment wird der Punkt mit einem hellen Interferenzstreifen von einem Punkt auf dem Lichtschirm gebildet, dessen Abstand um ein gerades Vielfaches der halben Wellenlänge unterschiedlich ist; der Punkt mit einem dunklen Interferenzstreifen von einem Punkt auf dem Doppelspalt wird durch die Youngsche Doppelspaltinterferenz verursacht. Bei der Dünnschichtinterferenz wird der Lichtstrahl von zwei Oberflächen eines Films reflektiert. Das Interferenzphänomen der Bildung von zwei reflektierten Lichtstrahlen wird als Dünnschichtinterferenz bezeichnet. Bei Dünnschichtinterferenz wird der Abstandsunterschied zwischen der Oberfläche des reflektierten Lichts vor und nach der Oberfläche durch die Dicke der Schicht bestimmt. Daher sollten bei Dünnschichtinterferenz an derselben Stelle helle Streifen (dunkle Streifen) in der Dicke der Schicht auftreten. Da die Wellenlänge von Lichtwellen extrem kurz ist, sollte bei Dünnschichtinterferenz der dielektrische Film dünn genug sein, um Interferenzstreifen zu beobachten.
3, Differentialinterferenz-Auskleidung DIC
Das metallografische Mikroskop DIC verwendet das Prinzip des polarisierten Lichts. Transmissions-DIC-Mikroskope verfügen über vier spezielle optische Hauptkomponenten: den Startpolarisator, das DIC-Prisma Ⅰ, das DIC-Prisma Ⅱ und den Detektionspolarisator. Der Startpolarisator ist direkt vor dem Konzentratorsystem montiert, um das Licht linear zu polarisieren. Im Konzentrator ist ein DIC-Prisma montiert, das einen Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen (x und y) mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen aufspaltet, die beide in einem kleinen Winkel stehen. Der Konzentrator richtet die beiden Lichtstrahlen in eine Richtung parallel zur optischen Achse des Mikroskops aus. Anfangs sind die beiden Lichtstrahlen in Phase, und nachdem sie einen benachbarten Bereich der Probe durchlaufen haben, führt der Unterschied in Dicke und Brechungsindex der Probe dazu, dass die beiden Lichtstrahlen einen optischen Reichweitenunterschied aufweisen. Ein DIC-Prisma II ist an der hinteren Brennebene der Objektivlinse montiert, das die beiden Strahlen zu einem einzigen Strahl kombiniert. An diesem Punkt bleiben die Polarisationsebenen (x und y) der beiden Lichtstrahlen erhalten. Schließlich durchläuft der Strahl das erste Polarisationsgerät, den Detektorpolarisator. Bevor die Strahlen das DIC-Bild des Okulars bilden, ist der Detektorpolarisator rechtwinklig zum Polarisator ausgerichtet. Der Kontrollpolarisator interferiert mit zwei senkrechten Lichtstrahlen, indem er sie zu zwei Lichtstrahlen mit derselben Polarisationsebene kombiniert. Der Unterschied im optischen Bereich zwischen den x- und y-Wellen bestimmt, wie viel Licht durchgelassen wird. Wenn der optische Bereichsunterschied 0 beträgt, gelangt kein Licht durch den Kontrollpolarisator; wenn der optische Bereichsunterschied gleich der halben Wellenlänge ist, erreicht das durchgelassene Licht seinen Maximalwert. Infolgedessen erscheint die Struktur der Probe hell und dunkel auf einem grauen Hintergrund. Um den besten Bildkontrast zu erzielen, kann der optische Bereichsunterschied durch Anpassen der Längsfeineinstellung des DIC-Prismas II geändert werden, wodurch die Helligkeit des Bildes geändert wird. Durch Anpassen des DIC-Prismas Ⅱ kann die Feinstruktur der Probe als positives oder negatives Projektionsbild dargestellt werden, wobei normalerweise eine Seite hell und die andere dunkel ist, wodurch ein künstlicher dreidimensionaler Eindruck der Probe entsteht.
