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根據(jù)光學(xué)顯微鏡的使用方式和用途可分為:普通顯微鏡、熒光顯微鏡、激光共聚焦掃描顯微鏡、暗視野顯微鏡、相差顯微鏡、偏光顯微鏡、微分干涉差顯微鏡、倒置顯微鏡和金相顯微鏡等。

金相顯微鏡是專門用于觀察金屬和礦物等不透明物體金相組織的顯微鏡,故硅酸鹽學(xué)主要使用金相顯微鏡。這些不透明物體無法在普通的透射光顯微鏡中觀察,因此金相顯微鏡和普通顯微鏡的主要差別在于前者以反射光照明,而后者以透射光照明。在金相顯微鏡中照明光束從物鏡方向射到被觀察物體表面,被物面反射后再返回物鏡成像。金相顯微鏡具有穩(wěn)定性好成像清晰、分辨率高、視場大而平坦的特點(diǎn)。

金相分析是研究材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的主要方法之一,特別是在金屬材料研究領(lǐng)域中占有很重要的地位。金相顯微鏡是進(jìn)行顯微分析的主要工具,利用金相顯微鏡在專門制備的試樣上觀察材料的組織和缺陷的方法,稱為金相顯微分析。顯微分析可以觀察、研究材料中存在的相的形貌、品粒大小以及這些相和非金屬夾雜物(氧化物、硫化物等)在組織中的數(shù)量和分布情況等問題,根據(jù)材料的組織結(jié)構(gòu)與其化學(xué)成分之間的關(guān)系,可以確定各類材料經(jīng)不同加工工藝處理后的顯微組織,并以此判別材料的性能及質(zhì)量的優(yōu)劣等。金相學(xué)的誕生已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)了,作為現(xiàn)代金相的重要組成部分及研究方法之一,光學(xué)顯微鏡在金屬材料的宏觀和微觀檢驗(yàn)中發(fā)揮著重要的作用,尤其以其直觀、便捷等特點(diǎn)在金相組織鑒別和缺陷分析中得到了廣泛應(yīng)用,并已成為一門成熟的學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,金相學(xué)也在不斷充實(shí)新的內(nèi)容和擴(kuò)大它的領(lǐng)域。

首先,觀察手段的改進(jìn)使金相學(xué)起了明顯的變化。隨著光學(xué)顯微技術(shù)的發(fā)展,從顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)到觀察方式都有了很大的進(jìn)步,進(jìn)一步提高了觀察的效果和效率。特別是近年來數(shù)碼影像系統(tǒng)的發(fā)展,使影像數(shù)字化,并為定量金相分析提供了條件。目前,它的主要發(fā)展趨勢是定量金相學(xué),也就是把光學(xué)顯微鏡配上電子計(jì)算機(jī),對顯微組織的一些特征進(jìn)行定量的分析。同時(shí),針對材料研究的多樣化要求,顯微鏡各種功能的模塊化設(shè)計(jì)為擴(kuò)展顯微鏡的功能提供了一個(gè)好的平臺(tái)臺(tái),如電動(dòng)臺(tái)、加熱臺(tái)等,從而可以非常方便地搭載,為多視場金屬夾雜物的評定以及對高溫或低溫條件下組織轉(zhuǎn)變的研究提供了便利。金相分析作為常規(guī)檢驗(yàn)手段之一,為了提高工作效率,也促使顯微鏡的自動(dòng)化程度大幅度的提高,例如自動(dòng)聚焦、物鏡電動(dòng)轉(zhuǎn)化、觀察方式電動(dòng)轉(zhuǎn)換,甚至顯微鏡由計(jì)算機(jī)操控都可實(shí)現(xiàn),為材料科學(xué)研究和產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了有利的工具。

光學(xué)顯微鏡雖然有簡單方便的優(yōu)點(diǎn),但是它的分辨率不高。由于光波波長的限制,金相顯微鏡的放大倍數(shù)為幾十倍到2000倍,極限分辨率為250nm左右,一般僅能觀察金相組織中幾十微米尺度的細(xì)節(jié)。而且,也不能給出有關(guān)相的晶體結(jié)構(gòu)、取向、缺陷和成分的信息。若要觀察材料的更精細(xì)結(jié)構(gòu),如嵌鑲塊等,則要用放大倍數(shù)可達(dá)幾萬到幾十萬倍的透射電子顯微鏡或掃描電子顯微鏡及X光射線能譜技術(shù)等。為了獲得更高的分辨率以觀察更細(xì)微的內(nèi)部結(jié)構(gòu),20世紀(jì)30年代初研制成功了透射式電子顯微鏡。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,它的分辨率已接近或達(dá)到分辨單個(gè)原子的水平。這些電子光學(xué)儀器不但有的分辨率,并且能進(jìn)行微區(qū)電子衍射分析,給出有關(guān)的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),而且能確定有關(guān)相之間的取向關(guān)系和內(nèi)部缺陷。后來,為了觀察凸凹不平的大塊試樣(斷口),掃描電子顯微鏡又應(yīng)運(yùn)而生,配上X射線譜儀及電子能量譜儀后,還能進(jìn)行小到幾納米范圍的化學(xué)成分分析?？傊?電子顯微(包括透射電鏡和掃描電鏡)使我們對金屬的顯微組織結(jié)構(gòu)的研究深入到原子的層次，是光學(xué)顯微分析的重要補(bǔ)充，已經(jīng)成為現(xiàn)代金相學(xué)研究的重要手段。