金相顯微鏡是用入射照明來觀察金屬試樣表面金相組織的顯微鏡，是對熱處理后的材料作一般金相組織的研究工作的儀器。是集光學顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)于一身的光學儀器。

金相顯微鏡原理

　　金相顯微鏡的基本放大原理下圖所示。其放大作用主要由焦距很短的物鏡和焦距較長的目鏡來完成。為了減少象差，金相顯微鏡的目鏡和物鏡都是由透鏡組構(gòu)成復雜的光學系統(tǒng)，其中物鏡的構(gòu)造尤為復雜。

　　為了便于說明，圖中的物鏡和目鏡都簡化為單透鏡。物體AB位于物鏡的前焦點外但很靠近焦點的位置上，經(jīng)過物鏡形成一個倒立放大的實象A'B'，這個象位于目鏡的物方焦距內(nèi)但很靠近焦點的位置上，作為目鏡的物體。目鏡將物鏡放大的實象再放大成虛象A"B",位于觀察者的明視距離(距人眼250mm)處，供眼睛觀察，在視網(wǎng)膜上成Z終的實象。

　　利用幾何光學原理對金相顯微鏡的成象過程進行了分析。但是實際上金相顯微鏡所觀察的顯微組織，往往幾何尺寸很小，小至可與光波的波長相比較，根據(jù)光的電磁波理論，此時不能再近似地把光線看成是直線傳播，而要考慮衍射的影響。另一方面，金相顯微鏡中的光線總是部分相干的。因此，金相顯微鏡的成象過程是一個比較復雜的衍射相干過程。事實上，由于衍射等因素的影響，金相顯微鏡的分辨能力和放大能力都受到一定限制。目前金相顯微鏡可觀察的Z小尺寸一般是0.2μm左右，有效放大率Zda為1500~1600x。

金相顯微鏡構(gòu)造

　　金相顯微鏡通常由光學系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機械系統(tǒng)三大部分組成，有的顯微鏡還附有攝影裝置。

　　載物臺：

　　金相顯微鏡載物臺用來放置金相試樣，載物臺和下面托盤之間有導軌，用手推動可使載物臺在水平面上作一定范圍的十字定向移動，以改變試樣的觀察部位。

　　孔徑光闌和視場光闌：

　　孔徑光闌裝在照明反射鏡座上面，調(diào)整孔徑光闌能夠控制入射光束的粗細，以保證物像達到清晰的程度。視場光闌設(shè)在物鏡支架下面，其作用是控制視場范圍，使目鏡中視場明亮而無陰影。在刻有直紋的套圈上還有兩個調(diào)節(jié)螺釘，用來調(diào)整光闌zhong心。

　　物鏡轉(zhuǎn)換器：

　　轉(zhuǎn)換器呈球面形，上有三個螺釘，可以安裝不同放大倍數(shù)的物鏡，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器可以使各個物鏡鏡頭進入光路，與不同的目鏡搭配使用，可以獲得各種放大倍數(shù)。

　　目鏡筒：

　　目鏡筒呈45度傾斜安裝在附有棱鏡的半球形座上，還可以將目鏡轉(zhuǎn)向90度呈水平狀以配合照相裝置進行金相攝影。

　　金相顯微鏡是一種精密的光學儀器，使用時要求細心謹慎。在使用金相顯微鏡工作之前首先要熟悉其構(gòu)造特征以及各個主要部件的相互位置和作用，然后按照金相顯微鏡的使用規(guī)程進行操作。

金相顯微鏡的參數(shù)

　　數(shù)值孔徑：

　　數(shù)值孔徑是金相顯微鏡的物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù)，數(shù)值孔徑簡寫NA，是判斷兩者(尤其對物鏡而言)性能高低的重要標志。其數(shù)值的大小，分別標刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。

　　數(shù)值孔徑是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(n)和孔徑角(u)半數(shù)的正弦之乘積。用公式表示如下：NA=nsinu/2。

　　分辨率：

　　金相顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區(qū)分的兩個物點的Z小間距，又稱鑒別率。其計算公式是σ=λ/NA，式中σ為Z小分辨距離;λ為光線的波長;NA為物鏡的數(shù)值孔徑?？梢娢镧R的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長兩個因素決定。NA值越大，照明光線波長越短，則σ值越小，分辨率就越高。

　　放大率和有效放大率：

　　由于經(jīng)過物鏡和目鏡的兩次放大，所以金相顯微鏡總的放大率Γ應(yīng)該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1的乘積：Γ=βΓ1，顯然，和放大鏡相比，金相顯微鏡可以具有高得多的放大率，并且通過調(diào)換不同放大率的物鏡和目鏡，能夠方便地改變顯微鏡的放大率。

　　焦深：

　　焦深為焦點深度的簡稱，即在使用金相顯微鏡時，當焦點對準某一物體時，不僅位于該點平面上的各點都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度內(nèi)，也能看得清楚，這個清楚部分的厚度就是焦深。這點在視頻顯微鏡中尤為重要。

　　視場直徑：

　　觀察金相顯微鏡時，所看到的明亮的圓形范圍叫視場，它的大小是由目鏡里的視場光闌決定的。視場直徑也稱視場寬度，是指在顯微鏡下看到的圓形視場內(nèi)所能容納被檢物體的實際范圍。視場直徑愈大，愈便于觀察。

　　覆蓋差：

　　金相顯微鏡的光學系統(tǒng)也包括蓋玻片在內(nèi)。由于蓋玻片的厚度不標準，光線從蓋玻片進入空氣產(chǎn)生折射后的光路發(fā)生了改變，從而產(chǎn)生了相差，這就是覆蓋差。覆蓋差的產(chǎn)生影響了金相顯微鏡的成響質(zhì)量。

　　工作距離：

　　工作距離也叫物距，即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時，被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此，它與焦距是兩個概念，平時習慣所說的調(diào)焦，實際上是金相顯微鏡的調(diào)節(jié)工作距離。