Introduction du champ d'application et du principe d'imagerie du microscope métallographique
Examen métallographique des métaux ferreux, des métaux non ferreux, métallurgie des poudres, identification et évaluation de la structure après traitement de surface des matériaux.
Sélection des matériaux : il existe une certaine correspondance entre la microstructure et les propriétés des matériaux, ce qui permet de sélectionner des matériaux adaptés.
Contrôle : contrôle des matières premières et contrôle du processus.
Contrôle par échantillonnage : un examen métallographique des produits semi-finis est effectué au cours du processus de fabrication du produit pour garantir que la microstructure des produits répond aux exigences de traitement de la procédure de travail suivante.
Évaluation des processus : pour juger et identifier la qualification du processus produit.
Évaluation en service : fournit une base pour la sécurité, la fiabilité et la durée de vie des pièces en service.
Analyse des défaillances : les défauts technologiques et matériels sont détectés, fournissant ainsi une base d'analyse macro et micro pour l'analyse des raisons de la défaillance.
Principes d'imagerie du microscope métallographique
1. Champ de vision lumineux et champ de vision sombre
Le champ de vision clair est le moyen le plus simple d’observer des échantillons au microscope et il présente un arrière-plan clair dans le champ de vision du microscope. Son principe de base est que lorsque la source de lumière irradie la surface de l'échantillon verticalement ou presque verticalement à travers l'objectif, elle est réfléchie vers l'objectif à travers la surface de l'échantillon pour lui donner une image.
Le mode d'éclairage du champ sombre est différent de celui du champ clair en ce sens qu'il présente un fond sombre dans le champ de vision du microscope, et le mode d'éclairage du champ clair est une incidence verticale ou verticale, tandis que le mode d'éclairage du champ sombre est de illuminez l'échantillon obliquement à travers la périphérie à l'extérieur de la lentille d'objectif, de sorte que l'échantillon diffuse ou réfléchisse la lumière irradiée, et que la lumière diffusée ou réfléchie par l'échantillon entre dans la lentille d'objectif pour imager l'échantillon. Observation en champ sombre, vous pouvez clairement observer des cristaux fins incolores ou des fibres fines avec des couleurs plus claires qui ne sont pas faciles à observer en champ clair.
2. Lumière polarisée et interférences
La lumière est une onde électromagnétique et l’onde électromagnétique est une onde de cisaillement, et seules les ondes de cisaillement ont une 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 au moyen d'un dispositif expérimental. Prenez deux polariseurs identiques A et B, et faites d'abord passer la lumière naturelle à travers le premier polariseur A. À ce moment-là, la lumière naturelle devient également une lumière polarisée, mais l’œil humain ne peut pas la distinguer, le deuxième polariseur B est donc nécessaire. En fixant le polariseur A, en plaçant le polariseur B sur le même plan horizontal que A et en faisant tourner le polariseur B, nous pouvons constater que l'intensité de la lumière transmise change périodiquement avec la rotation de B, et l'intensité diminue progressivement du maximum au le plus sombre tous les 90 degrés, puis augmente progressivement du plus sombre au plus lumineux après une rotation de 90 degrés. Par conséquent, le polariseur A est appelé polariseur et le polariseur B est appelé analyseur.
L'interférence est le phénomène selon lequel deux 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 lumineux cohérents, qui communiquent entre eux sur l'écran lumineux pour former des franges d'interférence stables. Dans l'expérience d'interférence à double fente, lorsque la différence de distance entre un point de l'écran lumineux et la double fente est même un multiple de la demi-longueur d'onde, des bandes lumineuses apparaissent à ce point ; Lorsque la différence de distance entre un point de l'écran et la double fente est égale à une demi-longueur d'onde impaire, la frange sombre à ce point est l'interférence de la double fente de Young. L'interférence en couche mince fait référence au phénomène d'interférence provoqué par deux lumières réfléchies après qu'un faisceau de lumière soit réfléchi par deux surfaces du film mince. Dans l'interférence de couche mince, la différence de distance entre la lumière réfléchie et les surfaces avant et arrière est déterminée par l'épaisseur du film, de sorte que la même bande brillante (bande sombre) dans l'interférence de couche mince devrait apparaître là où l'épaisseur du film est égale. La longueur d’onde de l’onde lumineuse étant extrêmement courte, le film diélectrique doit être suffisamment fin pour observer les franges d’interférence lorsque des films minces interfèrent.
3. Contraste d'interférence différentielle 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 polariseur. Le polariseur est directement installé devant le système de condenseur pour polariser linéairement la lumière. Un prisme DIC est installé dans le condenseur, qui peut décomposer un faisceau de lumière en deux faisceaux (X et Y) avec des directions de polarisation différentes, et les deux faisceaux forment un petit angle inclus. Le condenseur ajuste les deux faisceaux de lumière dans la direction parallèle à l'axe optique du microscope. * Les deux premiers faisceaux lumineux sont dans la même phase. Après avoir traversé la zone adjacente de l'échantillon, la différence de chemin optique entre les deux faisceaux de lumière se produit en raison de l'épaisseur et de l'indice de réfraction différents de l'échantillon. Le prisme DIC Ⅱ est installé sur le plan focal arrière de l'objectif, qui combine deux ondes lumineuses en un seul faisceau. A ce moment, les plans de polarisation (x et y) des deux faisceaux existent toujours. Enfin, le faisceau traverse un dispositif polarisant, c'est-à-dire un analyseur. Avant que le faisceau ne forme une image DIC oculaire, l’analyseur est perpendiculaire au polariseur. L'analyseur combine deux ondes lumineuses verticales en deux faisceaux ayant le même plan de polarisation, de sorte qu'ils interfèrent les uns avec les autres. La différence de chemin optique entre les ondes X et Y détermine la quantité de transmission lumineuse. 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 une valeur importante. Ainsi, sur le fond gris, la structure de l'échantillon présente une différence claire et sombre. Afin que le contraste de l'image atteigne un bon état, la différence de chemin optique peut être modifiée en ajustant le réglage fin vertical du prisme DIC II, ce 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 brillant et l'autre côté est sombre, ce qui provoque le sens tridimensionnel artificiel de l'échantillon.
