附录一金相显微镜的基本原理、构造及使用 一、 金相显微镜的基本原理 金相显微镜的光学原理如图1-1所示，光学系统包括物镜、目镜及一些辅助光学零件 物镜和目镜分别山两组透镜组成。对着物体AB的一组透镜组成物镜O,对着人眼的一组 透镜组成目镜02。现代显微镜的物镜、目镜都山复杂的透镜系统组成。 物镜使物体AB形成放大的倒立实象AB(称中间象)。目镜再将AB'放大成仍倒立的 虚象A"B”,其位脊正好在人眼的明视距离处（即距人眼250m处），我们在显微镜目镜中 看到的是这个虚象AB, 金相显微镜的主要性能下： 1,金相显微镜的放大倍数 放大倍数山下式来确定 M=MM n-LfDf 式中M 金相显微镜放大倍数 M指 物镜的放大倍数 M 一目镜的放大倍数 下—物镜的焦距 F 日错的住 图111金相显微镜的光学原理 金相显微镜的光学镜筒长度 明视距离(250mm) F,f越短或L越长，则金相显微镜的放大倍数越大。在使用时，显微镜的放大倍 就是物镜和目镜的放大倍数的乘积。有的小型显微镜的放大倍数需乘一个镜筒系数，因为它 的绪简长度比规定的显微镜简短 2.金相显微镜的鉴别率 金相显微镜的鉴别率是指它能清晰地分辩试样上两点间最小距离d的能力，在普通光线 下，人眼能分辨两点间的最小距离为0.15-0.30mm,即人眼的鉴别率d为0.15-0.30mm,而显 微镜当其有效放大倍数为1400倍时，其鉴别率d为0.21×10mm。显然，d值越少，鉴别* 就越高。鉴别率是显微镜的一个最重要的性能。它可山下式计算： d小2A 式中： -入射光线的波长 物镜的数值孔径 显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径，与目镜无关，光线的波长可 通过滤色片来选择。兰色光的波长(=0.44u)比黄绿光的(=0.55u)短，所以鉴别率较黄 绿光的大25%。当光线的波长一定时，可通过改变物镜的数值孔径来调节显微镜的鉴别率。 3.物镜的数值孔径 数值孔径A表示物镜的集 光能力，如图1-12所示。 A =nsin 式中 物镜与试样之间介质 的折射率：p 物镜孔径角的 n越大或p角越大，则A越 (b)油物 大。山于p总是小于90的，所 以在空气介质(=1)中使用时， 图112不同介质物镜的孔径角
A一定小于1，这类物镜称干系物镜。当物镜与试祥之间充满松柏油介质(=1.5时)，A值 最高可达14。这就是显微镜在高倍观察时用的油浸系物镜（简称油镜头），每个物镜招有 个设计额定的A值。它标刻在物镜体上。 4.放大倍数、数值孔径 、鉴别之间的关系 显微镜的同一放大倍数可山不同倍数的物镜和目镜来组合。！45倍的物镜乘以10倍的 目镜、15倍的物镜乘以30倍的目镜邵是450倍，所以对于同一放大倍数，存在者如何合理 选用物镜和日镜的问题。这甲，应该首先确定物镜，然后根据计算选定日镜，并必须使显微 镜的放大倍数在该物镜数值孔径的50-1000倍之间，即M=500A-1000A,这个范围称有效 放大倍数范围。若M 500A ,则未能充分发挥物镜的鉴别率。若MP10O0A,则造成虚伪 大，细微部分将分辨不消。 5,透镜成象的缺跑 (1)球面象第 图113所示，当来自A点的单色光（即一定波长的光线）通过透镜后，山于透镜表 面呈球形，光线不能交 而使放大后的象模糊不清 此现象称为球面象差。降低球面 象差的小法，除了制造物镜时采取不同透镜的组合进行必要的校正外 在使用显微镜时，也 可采取调节孔径光烂，适当控制入射光束粗细，成少透镜表面面积等方法，把球面象差降低 到最低程度， (2)色象第 图113所示，白色光是山六种单色光组成，当来自A点的白色光通过透镜后，山于各 单色光的波长不同 折射率不一样，使光线折射后不能交于一点，紫光折射量强，红光折射 最弱，结果使成象模糊不清，此现象称为色象差。 绿红 素绿 单透 转绿红 餐绿红 清色差透镜 复消色差透镜 a>8 问球面像差 (b色像差 图113透镜产生像差示意图 消除色象差的方法，一是制造物镜时的进行校正。根据校正程度，物镜可分为消色差物 镜和复消色差物镜。消色差物镜常与普通日镜配合。用于低倍和中倍观察：复色差物镜与补 偿目镜配合，用于高倍观察。二是使用滤色片得到单色光。常用的滤色片有蓝色、绿色或黄 色等】 -6-
二、金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和形式很多，但最常见的形式有台式、立式和卧式三大类。金相显微 镜的构造通常山光学系统、照 明系统以及机械系统二大部分组成。有的显微镜还附带有照 摄影装置。现以国产XB1型金相显微镜为例进行说明。 XP-3A型双目金相显微镜的结构与光路见图1-14所示。山灯泡发出一束光线，经聚光 镜组及反光镜被汇聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜，再度将光线聚集在物镜后焦面上，最 后经过物镜，使试样表面得到充分均匀的照明。从试样反射回来的光线复经物镜、辅助透镜、 半反射镜、以及棱镜，造成一个物体的倒立放大实象。该象再经场透镜和日透镜组成的目 放大，即可得到所观察的试样表面的放大图参 金相显微镜各部件的功能及使用简单介绍！下： 照明系统照明系统是该仪器的主要组成部分之一，底座内装有一-8V低压丝灯泡作 为光源。利用灯华的偏心圈将其紧周在圆形底盘内。灯前另有聚光镜（一），反光镜和孔 光栏组成的部件都安装在圆形底盘上。另外还有视场光栏及安装在支架上的聚光镜（二） 通过 一系列透镜及物镜本身的作用 使试样表面扶得充分均匀的照明， 显微策调焦装置在显微镜体的两侧有粗动和微动调焦旋钮，两者在同一部位。随粗调 旋钮转动，通过内部齿轮转动，使支承载物台的弯臂作上下运动，在粗调旋钮的一侧有制动 装置，用以固定调焦后载物台的位置，微动旋钮转动内部一组齿轮，使其沿着滑轨缓慢移动 右你知上刻有分府，每小格表示高动升隆0002m。休齿轮刻有药条白线，相连 架上有 一条白线，用以表示微动升降的极限位置，微调时不可超过出这 范围。则将会损 坏机件 载物台（样品台）用于装置金相试样。载物台和下面托盘之间有导架，移动结构采用粘 性油膜联结。在手的推动下，可使我物台在水平面上作一定范围的移动，以改变试样的观察 部位。 南毫水径光性次孔装在明反上面特03分 ,它表示孔径大小 ,场光栏装在物镜支架下面，可以旋转动花套圈来调节视场光栏大小。布套 上方有两个滚花螺钉，用来调节光栏中心。通过调节孔径和视场光栏的大小，可以提高最后 反映象的质量。 物镜转换器转换器呈球面形，上面有二个螺孔。可安装不同放大倍数的物镜，旋动转 换器可使物镜镜头进入光路，并与不同的目镜搭配使用，即狄得各种放大倍数 日镜筒 目镜简甲45°倾斜 式安装在附有棱镜的半球形座上。还可将日镜转向90°呈 水平状态，以配合照相装置进行显微摄影。 三、显微镜使用注意事项 金相显微镜是贵币的精密光学仪器，在使用时必须【分爱护，自觉遵守实验室的规章制 度和操作程学。 1.制次操作显微镜前，应首先了解显微镜的基本原理、构造以及各主要附件的作用等 并要了解显微镜使用注意事项。 2.金相试样要干净，不得残删有酒精和浸蚀剂，以免腐蚀物镜的透镜。使用时不能用 毛种铠透特。擦镜头要用镜头纸。 3.照明灯泡电压一般为V。必须通过降压变压器使用，千力不可将其打泡插头直接插 入220v电源，以免烧毁灯泡 4.燥作要细心 个得有相暴和脚烈的动作。安装、史换镜头及其它附件时要细心。严 禁拆卸显微镜和镜头等重要附件。 5.调焦距时应先将载物台下降，使样品尽量靠近物镜（不能接触），然后用目镜观察。 先用双手旋转粗调焦旋钮，使裁物台慢慢上升，待看到组织后，再调节微讽焦旋钮直全图象 7
清晰为止。 6.使用时出现故障应立即报告辅导老师，不得自行处理。 7.使用完毕，关闭电源。将镜头与附件放回附件盒。将显微镜恢复到使用前状态，并 填写使用登记本，经辅导老师检查无误后，方可离开实验室 手绝 一动手秘 一松紧调节手算 丘定暂何 节要红 所动酒免手轮 打使 一座 (a)结构图 镜组 纯副随（一） 半板光德。 双日接组 景光箴组〔二) 杂光 色片 光箭(-】 光 反光练 山)光学系统图 图1-14XP3A型双目金相显微镜 .8