光學(xué)顯微分析

1、光學(xué)顯微分析光學(xué)顯微分析摘要：要：對(duì)于各種材料及其原料的性能、質(zhì)量的評(píng)價(jià)，除了考慮其化學(xué)組成外，還必須考慮它的晶相組成及顯微結(jié)構(gòu)。所謂顯微結(jié)構(gòu)就是指構(gòu)成材料的晶相形貌、大小、分布以及它們之間的相互關(guān)系。利用光學(xué)顯微分析技術(shù)進(jìn)行物相分析就是研究材料和其原料的物相組成及顯微結(jié)構(gòu)，并以此來(lái)研究形成這些物相結(jié)構(gòu)的工藝條件和產(chǎn)品性能間的關(guān)系。0引言引言自古以來(lái)，人們就對(duì)微觀世界充滿了敬畏和好奇心。光學(xué)顯微分析技術(shù)則是人類(lèi)打開(kāi)微觀物質(zhì)世界之門(mén)的第一

2、把鑰匙。通過(guò)五百多年來(lái)的發(fā)展歷程，人類(lèi)利用光學(xué)顯微鏡步入微觀世界，絢麗多彩的微觀物質(zhì)形貌逐漸展現(xiàn)在人們的面前。15世紀(jì)中葉，斯泰盧蒂（FrancescoStelluti）利用放大鏡，即所謂單式顯微鏡研究蜜蜂，開(kāi)始將人類(lèi)的視角由宏觀引向微觀世界的廣闊領(lǐng)域。此后，人們從簡(jiǎn)單的單透鏡開(kāi)始學(xué)會(huì)組裝透鏡具組，進(jìn)而學(xué)會(huì)透鏡具組、棱鏡具組、反射鏡具組的綜合使用。約在1590年，荷蘭的詹森父子（HansZaiasJanssen）創(chuàng)造出最早的復(fù)式顯微鏡。

3、17世紀(jì)中葉，物理學(xué)家胡克（R.Hooke）設(shè)計(jì)了第一臺(tái)性能較好的顯微鏡，此后惠更斯（ChristiaanHuygens）又制成了光學(xué)性能優(yōu)良的惠更斯目鏡，成為現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡中多種目鏡的原型，為光學(xué)顯微鏡的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。19世紀(jì)德國(guó)的阿貝（ErnstAbbe）闡明了光學(xué)顯微鏡的成像原理，并由此制造出的油浸系物鏡，使光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)達(dá)到了0.2微米的理論極限，制成了真正意義的現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡1光學(xué)顯微分析方法光學(xué)顯微分析方法光學(xué)

4、顯微分析是利用可見(jiàn)光觀察物體的表面新貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，鑒定晶體的光學(xué)性質(zhì)。透明晶體的觀察可利用透射顯微鏡，如偏光顯微鏡。而對(duì)于不透明物體來(lái)說(shuō)就只能使用反射式顯微鏡，即金相顯微鏡。利用偏光顯微鏡和金相顯微鏡進(jìn)行晶體光學(xué)鑒定，是研究材料的重要方法之一。1.1偏光顯微鏡是目前研究材料晶相顯微結(jié)構(gòu)最有效的工具之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，偏光顯微鏡技術(shù)在不斷地改進(jìn)中，鏡下的鑒定工作逐步由定性分析發(fā)展到定量鑒定，為顯微鏡在各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的

5、前景。1.2反光顯微鏡反光顯微鏡是金相顯微鏡與礦相顯微鏡的總稱。它是金屬材料和無(wú)機(jī)非金屬材料等領(lǐng)域的一個(gè)重要研究手段。隨著對(duì)反射光下晶體光學(xué)性質(zhì)研究的深入，反射光下研究晶體的范圍不斷地?cái)U(kuò)大，對(duì)晶體光學(xué)性質(zhì)的研究逐步由定性研究發(fā)展到定量分析，在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中都得到了普遍的應(yīng)用。1.2.1反光顯微鏡的調(diào)節(jié)和使用反光顯微鏡的調(diào)節(jié)主要包括物鏡中心的校正、偏光系統(tǒng)的校正和垂直照明系統(tǒng)的校正三部分。物鏡中心的校正與偏光顯微鏡的校正大體相同，偏

6、光鏡振動(dòng)方向可借助石墨或輝鉬礦晶體來(lái)校正，而照明系統(tǒng)的校正則包括光源、視場(chǎng)光闌和孔徑光闌校正三部分。通過(guò)光源調(diào)整使視域亮且均勻；通過(guò)視場(chǎng)光闌的調(diào)節(jié)使光闌中心與目鏡中心重合，并避免邊緣雜亂光線的干擾；通過(guò)孔徑光闌的調(diào)節(jié)擋去射向視域邊緣有害的漫反射光線，并調(diào)節(jié)視域中光的亮度，控制影像的反差。利用金相顯微鏡可以對(duì)光片表面相的形貌、尺寸、顏色、分布進(jìn)行觀察。對(duì)于那些不品表面有不規(guī)則的地方，則除了直接反射光外還有部分衍射光，衍射光投射在整個(gè)相板上

7、（投射在相環(huán)上的衍射光所占比例極小而可忽略），而直接反射光則因通過(guò)相環(huán)而產(chǎn)生光程差，兩者產(chǎn)生干涉而改變光的強(qiáng)度，從而達(dá)到提高襯度和分辨率的目的。利用相襯顯微鏡可以區(qū)分兩相位差在10150nm范圍內(nèi)金相組織2.2.2干涉顯微術(shù)干涉顯微術(shù)是將光波的干涉技術(shù)與顯微鏡結(jié)合起來(lái)，利用光的干涉研究物相更細(xì)微的表面高度差，可觀察到的高度差可至數(shù)十納米。根據(jù)光的干涉原理，具有相同頻率、相同振動(dòng)方向和恒定光程差的光線在空間疊加時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉。兩片平面玻璃，

8、在一端墊一薄片形成一個(gè)空氣尖劈，如圖2.37所示。當(dāng)一束單色光由S點(diǎn)射到平板玻璃上，在上下兩片玻璃表面反射出兩束存在一定光程差的光，并產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，因而在目鏡中可見(jiàn)明暗相間的條紋。如果用被測(cè)試樣表面代替尖劈下面的一塊平板玻璃，即可用來(lái)檢測(cè)樣品表面的平整度和表面粗糙度。如果被檢測(cè)表面是平整的，則其干涉條紋為一組平行直線；如表面不平，則干涉條紋將發(fā)生彎曲。根據(jù)干涉條紋的形狀即可檢測(cè)樣品表面的細(xì)微高度差和平整情況。在偏光或反光顯微鏡上只需加裝