Устройство металлографического микроскопа

Устройство металлографического микроскопа

Проводить наблюдение и исследование непрозрачных объектов в отраженном свете, а также их фотографирование в настоящее время возможно с использованием металлографического микроскопа. Устройство металлографического микроскопа состоит из окуляра и объектива, которые представлены 3 системами: осветительной, механической и оптической. Более детально остановимся на каждой из них.

1. Осветительная система в микроскопе состоит из лампы накаливания, линз (используются для снижения рассеивания лучей света и улучшения качества полученного изображения), фильтров (устраняют лучи определенной волны, повышая четкость получаемого изображения) и диафрагмы (ее назначение в микроскопе связано с ограничением сечения луча света и регуляцией интенсивности освещения).
2. Механическая система представлена корпусом, предметным столиком с микрошлифом и тубусом с винтами, которые позволяют смещать предметный столик по горизонтали.
3. Оптическая система играет основную роль в микроскопе, качество используемой оптики непосредственно влияет на качество получаемого результата. Данная система включает две преломляющие призмы, зеркало, объективы и окуляры с фотокамерой, что позволяет делать снимки и сохранять их.

Металлографический микроскоп - принцип работы

Перед началом работы на металлографическом микроскопе необходимо изучить последовательность действий, что позволит существенно продлить его срок службы и поможет получить качественное изображение.

Исследуемый предмет необходимо поместить на середину предметного стекла так, чтобы полированная поверхность его была обращена непосредственно к самому объективу. После размещения объекта микроскоп подключают к сети и регулируют накал освещения, который требуется в конкретном случае. После установки необходимого освещения с помощью винта производят фокусировку, поднимая или опуская предметный столик на определенную высоту. В процессе работы исследователь проводит наблюдение в окуляры. При корректном использовании всех микровинтов, регулировке уровня диафрагмы и перемещении светофильтров удается получить качественное изображение, не вызывая напряжения глаз у исследователя.

Схема металлографического микроскопа представлена в виде рисунка ниже.

При работе с металлографическими микроскопами сначала необходимо провести анализ и исследование нетравленого шлифта, которые выявляют разного рода дефекты, патологические включения и присутствие графита в чугуне. После оценки нетравленого шлифта исследователь приступает к изучению протравленного шлифта. В процессе работы можно полностью изучить и проанализировать строение металлов и сплавов.

Петрографический и металлографический микроскопы активно применяют в отраслях, где проводится анализ и изучение разного рода металлов. Их использование позволяет формировать конфигурацию размещения зерен металлов в отраженном свете, выявлять в металлах патологические включения и инородные частицы, а также оценивать свойства и особенности поверхностного слоя.

Основная функция микроскопа направлена на обработку параметров излучения от поверхности исследуемого объекта.

При выборе микроскопа необходимо обратить особое внимание на характеристики его основных составляющих – окуляра и объектива.

При выборе объектива микроскопа:

• кратность 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).

При выборе окуляра:

• фокусное расстояние
• линейное расстояние.

Петрографический или поляризационный микроскоп, кроме 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 очень актуальным и распространенным, так как с помощью данного типа микроскопа удается изучать все непрозрачные структуры в свете, отраженном от них. Благодаря развитию и усовершенствованию моделей микроскопа возможно сразу получить математический анализ изображения. Такие микроскопы являются одним из важных атрибутов в сфере металлографии. Данная отрасль в металловедении основана на детальном изучении структуры металлических материалов с помощью целого набора оптических приборов. Именно при использовании таких микроскопов удается полностью провести анализ и исследование структуры разных металлов, их сплавов, изучить полностью структуру металлов и шлифа. После обработки сплавов объект подлежит исследованию, которое позволяет оценить тип, 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 доступной ценой по сравнению с прямыми устройствами;
• инспекционные: применяют для исследований микроэлектроники.

По типу оптической системы металлографические системы делятся на 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. Прямые же микроскопы имеют увеличение до 150 х, бинокулярную насадку, широкий угол поворота и устройства промежуточного увеличения. Следовательно, прямые микроскопы намного дороже инвертированных. Между собой они отличаются расположением объективов, насадкой и окуляром относительно исследуемому объекту.

В наши дни довольно часто приходится прибегать к изучению продукции микроэлектроники. В данном случае используют инспекционные микроскопы металлографические, в которых предметный столик расположен снизу, и имеется фотоаппаратура с высоким увеличением.

Сферы применения металлографического микроскопа

Микроскоп для металлографии используется в таких основных областях:

1. Металлургическая промышленность и машиностроение.
2. Производства по металлообработке.
3. Научно – исследовательская деятельность.
4. Использование в криминалистике.
5. Геология и археология.
6. 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 любой желающий в интернет-магазине. Современные микроскопы имеют большое расстояние между поверхностью столика и объективом, а также оснащены большим ходом столика. С помощью таких микроскопов удается проводить исследование крупных предметов. Помимо этого, практически все современные металлографические микроскопы оснащены фотокамерами, позволяющими фиксировать снимки, рассматривать и редактировать их на компьютере.

В настоящее время нет ни одной лаборатории, которая занимается исследованием образцов металлов и изучением их свойств, без металлографического микроскопа. Широкое использование в этой отрасли он получил благодаря своей универсальности, достоверности и прочности. Именно с помощью данного типа микроскопа ученые не только нашей страны, но и других стран, могут проводить анализ состава и структуры металлов, горных пород. Данные микроскопы позволяют ученым исследовать:

• непрозрачные объекты и полупрозрачные предметы
• внутреннюю структуру горных пород и композитов
• проводить точные измерения металлов, их состав, изучать поверхность и свойства.

Все микроскопы данного типа оснащены объективом под исследуемым материалом, что позволяет передвигать его, поворачивать и проводить осмотр со всех сторон. Средний вес исследуемого образца металла не должен превышать 1000 грамм, хотя есть и модели, с помощью которых удается проводить исследование более тяжелых образцов.

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, необходимо помнить, что такой микроскоп требует внимательного и аккуратного обращения, так как он не просто высокотехнологичный, но еще и дорогостоящий.

Оптический металлографический микроскоп

Внимательно проведите его наружный осмотр, детально изучите линзы (окуляр, объектив) и с помощью специальных таблиц рассчитайте его увеличение. Далее предметный столик зафиксируйте по центру с помощью винтов, расположите микрошлифт на столик таким образом, чтобы поверхность, которую предстоит исследовать, была обращена непосредственно к объективу. Очень важно правильно расположить микровинт - он должен быть на нуле перед началом работы, только после этого можно смело вращать микровинтом и перемещать предметный столик, наводя резкость на исследуемом объекте. После всех необходимых манипуляций специалисты могут делать анализ о структуре, качестве и свойствах металла.

Устройство металлографического микроскопа любого типа 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 плоскопараллельная пластинка и призма обладают свойством изменять направление лучей света. Для увеличения изображения 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, связанных с металлами, отсюда их 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 применяют полировку или травление шлифа. Для этого используют раствор азотной кислоты в спирте, которым обрабатывают металл, на поверхности которого образуется пленка, затрудняющая проведение исследования.

Используя металлографический микроскоп можно не только оценить тип и характер дефекта в металле, но и его структуру (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. Для подготовки освещения используют темное, светлое поле, поляризацию или интерференционный контраст.

Руководители предприятий, лабораторий и пр., которым очень важен результат исследований и наблюдений, четко знают, что металлографический микроскоп должен быть поставлен от надежного 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 стационарному, но тем не менее дают высокие результаты исследований.

           Особой популярностью пользуются микроскопы цифровые профессиональные, так как они обладают высокой точностью измерений и анализа, имеют высокую производительность труда, позволяют минимизировать затраты на документирование исследований.