Для исследования микроструктуры металлов используются металлографические микроскопы. Металлографический микроскоп позволяет рассматривать непрозрачные тела в отраженном свете. В этом основное его отличие от биологического микроскопа.
По расположению оптических систем и устройств различают вертикальные и горизонтальные. Вертикальные микроскопы МИМ–6 и МИМ–7 при визуальном наблюдении дают увеличение 60–1440 раз, что позволяет изучать детали структуры с минимальным размером 0,2 мкм. Горизонтальные микроскопы МИМ–8 обеспечивают увеличение до 1350 раз при визуальном наблюдении и до 2000 раз – при фотографировании.
Изображение предмета увеличивается в микроскопе дважды: в объективе и окуляре. Поэтому общее увеличение микроскопа Nn равно произведению увеличения объектива nоб на увеличение окуляра nок
. (4.1.1)
Главное увеличение или максимально полезное увеличение микроскопа обеспечивается объективом. Оно определяется разрешающей способностью объектива. Разрешающая способность объектива − минимальное расстояние, на котором две близлежащие точки ещё видны отдельно.
Окуляры предназначены для увеличения изображения, полученного объективом, а также для исправления оптических недостатков объективов.
Рис. 4.1.3. Микроскоп МИМ–7:
1 – фонарь осветителя, 2 – нижний корпус микроскопа с фотокамерой, 3 – верхний корпус
микроскопа, 4 – визуальный тубус, 5 – осветительный тубус, 6 – предметный столик,
7 – микрометрический винт, 8 – макрометрический винт для вертикального перемещения
предметного столика, 9 – стопорное устройство для макровинта, 10 – винты для перемещения предметного столика в двух взаимно перпендикулярных направлениях;
Микроскоп МИМ–7 (рис. 4.1.3) состоит из осветителя 1, нижнего корпуса с фотокамерой 2, верхнего корпуса 3, визуального тубуса 4, осветительного тубуса 5, предметного столика 6.
Осветительная лампа 1 питается через трансформатор, понижающий напряжение в пределах 6−18,5 В. Секционный переключатель служит для изменения напряжения на зажимах лампы. Контроль за режимом работы лампы ведётся по вольтметру.
Справа в корпусе выведен винт микроскопической фокусировки микроскопа на объект 8. На верхнем корпусе укреплён визуальный тубус 4, который при визуальном наблюдении вдвигается в корпус до упора, при фотографировании выдвигается до отказа и осветительный тубус 5, в верхнем срезе которого в посадочное отверстие вставляется объектив.
Предметный квадратный столик перемещается в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях вращением рукояток 10.
Рабочая высота предметного столика устанавливается совмещением рисок на кронштейне и на корпусе вращением рукоятки механизма грубой наводки на резкость 8. Для фиксации выбранного положения предметного столика служит рукоятка 9.
Оптическая схема металлографического микроскопа показана на рис. 4.1.4. Лучи от осветителя 1, преломляясь призмой 2, проходят через объектив 3, отражаются от микрошлифа 4, вновь проходят через объектив 3, преломляются призмой 5 и через окуляр 6 попадают в глаз наблюдателя.
Рис. 4.1.4. Оптическая схема металлографического микроскопа МИМ-7
Конструкция оптических микроскопов включает в себя устройства, позволяющие выполнять измерения размеров объекта, − объекта-микрометр и окуляр-микрометр.
Объекта-микрометр – пластина, на которую нанесена шкала длиной 1 мм, разделенная на 100 равных частей.
Окуляр-микрометр – окуляр, в который вставлена пластинка с линейкой, при помощи которого можно определить величину зерна, глубину слоя (азотирования, цементации), размер микродефектов.
Цена деления окуляра-микрометра зависит от увеличения объектива. Для определения цены деления окуляра-микрометра на предметный столик микроскопа устанавливается объект-микрометр. После наведения на фокус в поле зрения микроскопа видны шкалы объекта-микрометра и окуляра-микрометра. Совместив обе шкалы, можно определить, сколько делений шкалы объекта-микрометра совмещается с делениями шкалы окуляра-микрометра. На рис. 4.1.5 показана схема определения цены деления окуляра-микрометра. При данном объективе 40 делений окуляра-микрометра, видимых в поле зрения микроскопа, совмещаются с 28 делениями объекта-микрометра.
Цену деления окуляра-микрометра Цок рассчитывают по формуле
, (4.1.2)
где Цоб – цена деления шкалы объекта-микрометра (Цоб = 1/100 = 0,01 мм), М – число делений объекта-микрометра, Н – число делений окуляра-микрометра.
Рис. 4.1.5. Схема определения цены деления окуляра-микрометра
