Une description de l'utilisation des microscopes métallographiques et du processus d'imagerie
Domaine d'application du microscope métallographique
Examen métallographique des métaux ferreux, examen métallographique des métaux non ferreux, examen métallographique de la métallurgie des poudres, identification et évaluation des tissus après traitement de surface des matériaux.
Sélection du matériau : Il existe une certaine correspondance entre la microstructure et les performances du matériau, sur la base de laquelle le matériau approprié peut être sélectionné.
Contrôle : contrôle des matières premières et contrôle du processus.
Inspection par échantillonnage : le processus de fabrication du produit effectue une inspection métallographique sur les produits semi-finis pour s'assurer que la microstructure du produit répond aux exigences de traitement du processus suivant.
Évaluation des processus : juger et identifier la qualification du processus du produit.
Évaluation en service : Fournit une base pour la fiabilité, la fiabilité et la durée de vie en service des pièces en service.
Analyse des défaillances : recherchez les défauts de processus et de matériaux, afin de fournir une base d'analyse macro et micro pour l'analyse des défaillances.
Divers principes d'imagerie du microscope métallographique
1. Champ clair, champ sombre
Le fond clair est le moyen le plus simple d'observer des échantillons avec un microscope, et il présente un fond clair dans le champ de vision du microscope. Le principe de base est que lorsque la source lumineuse est irradiée verticalement ou presque verticalement à travers la lentille d'objectif vers la surface de l'échantillon, elle est réfléchie vers la lentille d'objectif par la surface de l'échantillon pour créer une image.
La différence entre la méthode d'éclairage sur fond noir et le champ clair est qu'il y a un fond sombre dans la zone de champ du microscope, et la méthode d'éclairage du champ clair est une incidence verticale ou verticale, tandis que la méthode d'éclairage du champ sombre est par oblique éclairage autour de l'objectif. L'échantillon, l'échantillon diffusera ou réfléchira la lumière irradiée, et la lumière diffusée ou réfléchie par l'échantillon pénètre dans la lentille d'objectif pour imager l'échantillon. L'observation en champ sombre peut clairement observer des cristaux incolores et petits ou des fibres fines de couleur claire qui sont difficiles à observer en champ clair dans un champ sombre.
2. Lumière polarisée, interférence
La lumière est une sorte d'onde électromagnétique, et l'onde électromagnétique est une sorte d'onde transversale, seule l'onde transversale a un phénomène de polarisation. Elle est définie comme une lumière dont le vecteur électrique vibre de manière fixe par rapport à la direction de propagation.
La polarisation de la lumière peut être détectée à l'aide de montages expérimentaux. Prenez deux polariseurs identiques A et B, laissez d'abord passer la lumière naturelle à travers le premier polariseur A, à ce moment la lumière naturelle devient également une lumière polarisée, mais le deuxième polariseur B est nécessaire car l'œil humain ne peut pas le distinguer. Fixez le polariseur A, placez le polariseur B au même niveau que A, tournez le polariseur B, et vous pouvez constater que l'intensité de la lumière transmise change périodiquement avec la rotation de B, et l'intensité lumineuse passera progressivement du maximum au maximum à chaque rotation de 90 degrés. Affaiblissez au plus sombre, puis tournez à 90 degrés, l'intensité lumineuse augmentera progressivement du plus sombre au plus lumineux, de sorte que le polariseur A s'appelle un polariseur et le polariseur B s'appelle un analyseur.
L'interférence est un phénomène dans lequel deux colonnes d'ondes cohérentes (lumière) se superposent dans la zone d'interaction pour augmenter ou diminuer l'intensité lumineuse. L'interférence de la lumière est principalement divisée en interférence à double fente et en interférence à couche mince. L'interférence à double fente signifie que la lumière émise par deux sources lumineuses indépendantes n'est pas une lumière cohérente. Le dispositif d'interférence à double fente fait passer un faisceau de lumière à travers la double fente et devient deux faisceaux de lumière cohérente, qui communiquent sur l'écran lumineux pour former des franges d'interférence stables. Dans l'expérience d'interférence à double fente, lorsque la différence de chemin entre un point sur l'écran lumineux et la double fente est un multiple pair de la demi-longueur d'onde, des franges lumineuses apparaissent au point; lorsque la différence de chemin d'un point sur l'écran lumineux à la double fente est un multiple impair de la demi-longueur d'onde, la frange sombre à ce point est l'interférence de la double fente de Young. L'interférence en couches minces est le phénomène d'interférence entre deux faisceaux de lumière réfléchie après qu'un faisceau de lumière a été réfléchi par les deux surfaces du film, appelé interférence en couches minces. Dans les interférences à couche mince, la différence de chemin de la lumière réfléchie par les surfaces avant et arrière est déterminée par l'épaisseur du film, de sorte que la même frange brillante (frange sombre) doit apparaître à l'endroit où l'épaisseur du film est égale en interférence en couche mince. En raison de la longueur d'onde extrêmement courte de la lumière, lorsque des films minces interfèrent, le film diélectrique doit être suffisamment mince pour observer les franges d'interférence.
3. Contraste interférentiel différentiel DIC
Le microscope métallographique DIC utilise le principe de la lumière polarisée. Le microscope DIC à transmission comporte principalement quatre composants optiques spéciaux : polariseur, prisme DIC I, prisme DIC II et analyseur. Des polariseurs sont installés directement devant le système de condenseur pour polariser linéairement la lumière. Un prisme DIC est installé dans le condenseur, et ce prisme peut décomposer un faisceau de lumière en deux faisceaux de lumière (x et y) avec des directions de polarisation différentes, qui forment un petit angle. Le condenseur aligne les deux faisceaux de lumière parallèlement à l'axe optique du microscope. Initialement, les phases des deux faisceaux lumineux sont cohérentes. Après avoir traversé la zone adjacente de l'échantillon, en raison de la différence d'épaisseur et d'indice de réfraction de l'échantillon, les deux faisceaux de lumière ont une différence de chemin optique. Un prisme DIC II est installé sur le plan focal arrière de l'objectif, qui combine les deux ondes lumineuses en une seule. A ce moment, les plans de polarisation (x et y) des deux faisceaux lumineux existent toujours. Enfin le faisceau traverse le premier dispositif de polarisation, l'analyseur. Avant que le faisceau forme l'image DIC de l'oculaire, l'analyseur est perpendiculaire à la direction du polariseur. L'analyseur combine deux faisceaux de lumière perpendiculaires en deux faisceaux avec le même plan de polarisation, les faisant interférer. La différence de chemin optique entre les ondes x et y détermine la quantité de lumière transmise. Lorsque la différence de chemin optique est 0, aucune lumière ne traverse l'analyseur ; lorsque la différence de chemin optique est égale à la moitié de la longueur d'onde, la lumière qui la traverse atteint la valeur maximale. Par conséquent, sur le fond gris, la structure du spécimen présente une différence entre clair et foncé. Afin d'obtenir le meilleur contraste d'image, la différence de chemin optique peut être modifiée en ajustant le réglage fin longitudinal du prisme DIC II, qui peut modifier la luminosité de l'image. Le réglage du prisme DIC II peut faire en sorte que la structure fine de l'échantillon présente une image de projection positive ou négative, généralement un côté est clair et l'autre côté est sombre, ce qui provoque le sens tridimensionnel artificiel de l'échantillon.
