Что такое металлографы?

Что такое металлографы?

Металлографы, также известные как проекционные микроскопы или микроскопы с падающим стеклом, являются типом оптического микроскопа.

В целом, большая часть того, что называется промышленной микроскопией, относится к металлографам. Хотя ей дано название металлургия, она используется для наблюдения за поверхностью образцов, через которые трудно проникает свет, таких как металлы, руды, керамика, полупроводники и так далее.

Металлографы используют свет, отраженный от образца, для получения увеличенного изображения. Аналогично, стереомикроскоп использует свет, отраженный от образца, для получения увеличенного изображения.

Применение металлографов

Металлографы используются для наблюдения металлографических структур и сплавов, керамики, полупроводников, пластиковых электронных компонентов, горных пород и руд.

Конкретные области применения:

• Наблюдение за изменениями в состоянии сырья до и после физической или термической обработки при литье металлов, очистке, металлургии и т. д.
• Проверка дефектов, таких как мельчайшие вмятины и царапины, которые невозможно увидеть с помощью стереомикроскопа на участках обработки пластмасс и полупроводниковых изделий и т. д.
• Контроль качества на производственных участках в отрасли точного машиностроения, электротехнической и электронной промышленности и т. д.
• Исследования или образование в области металлографии, минералогии и т. д.

Принцип металлографии

Рисунок 1. Изображения одного и того же поля зрения, наблюдаемые при трансиллюминации и отраженном освещении

Наиболее существенное различие между трансиллюминацией и наблюдением при отраженном освещении заключается в том, что области, которые кажутся темными при трансиллюминации, кажутся яркими при отраженном освещении. Поэтому информация, которую нельзя увидеть с помощью биологического микроскопа, может быть компенсирована с помощью металлографии.

Обычный оптический микроскоп для наблюдения за микроорганизмами и клетками также называется трансмиссионным оптическим микроскопом, поскольку свет, проходящий через образец, увеличивается объективом и окуляром.

Рисунок 2. Оптика освещения (спецификация наблюдения в поляризованном свете)

Металлографы также являются типом оптического микроскопа и имеют ту же общую структуру, что и биологические микроскопы, но они имеют уникальную структуру для наблюдения за образцами, через которые свет не может проникнуть при большом увеличении. В этой оптической системе свет, излучаемый источником света, отражается полузеркалом и достигает образца для наблюдения через объективную линзу, а отраженный от образца свет наблюдается человеческим глазом через объективную линзу и окуляр.

Как выбрать металлограф

Существуют различные типы металлографов, от портативных, которые могут быть относительно дешевыми, до более крупных, которые могут быть дорогими, если в комплект входят такие опции, как наборы линз и оборудование для получения изображений.

При выборе металлографа важно сначала выяснить цель использования. При фактическом выборе учтите следующие моменты:

• Если вы предпочитаете, чтобы поверхность образца была обращена вниз, или если вы хотите быстро заменить образцы, выберите перевернутый тип с зеркальным корпусом под образцом; в противном случае выберите вертикальный тип.
• Если вы собираетесь наблюдать поляризационные характеристики, такие как оптическая анизотропия образца, выберите поляризационный микроскоп, который в стандартной комплектации поставляется с набором поляризационных фильтров.
• Если вы также хотите проводить трансиллюминационное наблюдение, оптимальным будет микроскоп, который может мгновенно переключаться между трансиллюминационным и отражательным освещением одним касанием.
• Если вы хотите часто фотографировать и снимать видео наблюдаемых изображений, наиболее подходящим будет тринокулярный микроскоп, который позволяет вести бинокулярное наблюдение с прикрепленной камерой.
• Если вы хотите точно перемещать образец при большом увеличении более 100x, выберите столик, который соответствует вашим целям, например, механический столик или столик XY.

Другая информация о металлографах

1. Основные оптические фильтры

Металлографы доступны с теми же фильтрами, что и биологические микроскопы, чтобы помочь вам подробно наблюдать оптические свойства ваших образцов.

Фильтры преобразования цветовой температуры (LB)
Цветовая температура образца варьируется в зависимости от типа лампы, используемой в качестве источника освещения, поэтому цвет наблюдаемого образца зависит от источника света. В оптической микроскопии цвет образца является одним из важнейших наблюдаемых факторов.

Чтобы правильно сравнить цвет образца с цветом, описанным в литературе, необходимо наблюдать образец при той же цветовой температуре. Поэтому для достижения той же цветовой температуры, что и солнечный свет, который является наиболее универсальным источником света, используется фильтр преобразования цветовой температуры.

Фильтры цветокоррекции (CC)
Фильтры цветокоррекции (CC) используются для регулировки интенсивности трех основных цветов света (красного, зеленого и синего) или трех основных цветов цвета (голубого, пурпурного и желтого).

Поляризационный фильтр
Поляризационные фильтры представляют собой набор поляризаторов, размещаемых сразу после источника света (перед образцом), и анализатор, размещаемый между образцом и окуляром. Поляризационные фильтры используются для определения изменения состояния поляризации при отражении образцом поляризованного света, прошедшего через поляризатор.

Поскольку состояние поляризации изменяется в зависимости от кристаллической структуры образца и других факторов, поляризационный фильтр может использоваться для определения оптических свойств кристаллов и внутренней структуры полимеров.

2. Подготовка образцов для металлографии

При наблюдении с помощью металлографа поверхность образца должна быть гладкой и установлена ​​так, чтобы свет от объектива попадал на образец перпендикулярно. Микроскопическое наблюдение с отраженным светом обеспечивает сильный контраст в случае царапин на поверхности образца, но часто невозможно различить различия в оптической ориентации кристаллов или небольшие различия в составе.

Поэтому, если поверхность не гладкая без обработки, образец может потребоваться разрезать и отполировать перед наблюдением, или может потребоваться процесс травления, чтобы сделать трудноразличимые микроструктуры более заметными.

Подготовка полированных образцов

Алмазные резцы и полировальное оборудование используются для резки и полировки образцов до соответствующего размера. Кроме того, для минералогических исследований требуются специальные полировальные чешуйки, например, когда необходимо переключаться между наблюдением в проходящем и отраженном свете. Создание полировальных чешуек может быть автоматизировано в некоторой степени, но для создания полировальных чешуек требуются достаточный опыт и знания.

Рисунок 3. Модель роста сфалерита после травления азотной кислотой

Когда границы зерен или микроструктуры, которые должны присутствовать, не видны, травление поверхности образца часто может решить проблему. Существует два типа методов травления: химическое травление кислотой и электролитическое травление.