Mikroskop metalograficzny
Instrukcja pomiarowa
Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej
Laboratorium Pomiarów Optycznych
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest:
" zapoznanie się z budową i zasadą działania mikroskopu metalograficznego;
" określenie wartości działki elementarnej okularu dla czterech różnych obiektywów, w tym
jednego pracujÄ…cego w ciemnym polu;
" obserwacja powierzchni próbek w świetle spolaryzowanym.
WST
P
Mikroskop metalograficzny jest przeznaczony do badania powierzchni metali, ich
stopów oraz kryształów. Obserwacje próbek przeprowadza się w świetle odbitym, zarówno
w jasnym jak i ciemnym polu. Powierzchnie próbek, które powodują depolaryzację światła
poprzez odbicie można oglądać w świetle spolaryzowanym.
Podstawowymi podzespołami mikroskopu są: wymienne obiektywy Ob, oraz zestaw
okularów Ok, nasadka binoularowa, tubus wraz z mechanizmem zgrubnego oraz dokładnego
ogniskowania i z wymiennymi zwierciadłami (półprzepuszczalnym do pracy w jasnym polu
i z centralnym otworem do pracy w ciemnym polu), statyw, stolik obrotowo-przesuwny,
oświetlacz z wymiennymi przysłonami (irysową do pracy w polu jasnym i centralną do pracy
w polu ciemnym), regulowany zasilacz oraz zestaw filtrów polaryzacyjnych.
Jeśli chodzi o oświetlacze mikroskopowe, to istnieją dwa typu oświetlaczy:
" oÅ›wietlacz Köhlera, w którym z
ródło światła jest odwzorowywane w z
renicy wejściowej
obiektywu mikroskopu;
" oświetlacz krytyczny, w którym z
ródło światła jest odwzorowywane na przedmiocie.
Oświetlacze mogą współpracować z mikroskopem na cztery różne sposoby (rys. 1)
umożliwiając obserwacje przedmiotów w polu:
" jasnym w świetle przechodzącym, kiedy światło przechodząc przez przez
roczysty
przedmiot trafia do obiektywu mikroskopu;
" ciemnym w świetle przechodzącym, kiedy światło przechodząc przez całkowicie
przez
roczysty i anizotropowy przedmiot nie trafia do obiektywu, jednak jeśli
w przedmiocie znajdują się niejednorodności powodujące rozproszenie lub ugięcie
promieni świetlnych wtedy światło może trafić do obiektywu ujawniając defekty
w obrębie przedmiotu;
" jasnym świetle odbitym (rys. 2), kiedy półprzepuszczalne zwierciadło Z odchyla światło
z oświetlacza w kierunku obiektywu Ob i po przejściu przez niego oświetla przedmiot S;
Mikroskop metalograficzny 2
z
ródło światła L za pośrednictwem kondensora Kn i soczewki So jest odwzorowywane
w płaszczyz
nie przysłony aperturowej Pa obiektywu, natomiast przedmiot pokrywa się
z obrazem przysłony kondensora (typ oświetlacza wykorzystany w mikroskopie
metalograficznym);
" ciemnym świetle odbitym (rys. 3), kiedy wiązka światła ze z
ródła L po przejściu przez
kondensor Kn oraz przysłonę centralną P jest uformowana w cylinder i pada na
zwierciadło Zo z centralnym otworem, które kieruje je na paraboliczne zwierciadło M
odwzorowujÄ…ce z
ródło światła na powierzchni obserwowanego przedmiotu S;
w przypadku gładkiego przedmiotu światło wraca dokładnie tą samą drogą do
oświetlacza, jeśli jednak na powierchni przedmiotu znajdują się jakieś drobne elementy
rozpraszające światło np. rysy, wówczas rozproszone na nich światło przechodząc przez
soczewkę obiektywu oraz otwór w zwierciadle umożliwia ich obserwację poprzez okular
(jako błyszczące rysy na ciemnym tle); ten typ oświetacza jest również wykorzystywany
w mikroskopie metalograficznym.
OPIS WYKONANIA ĆWICZENIA
Pomiary w jasnym polu
1. W obszar wiązki światła wprowadzić przysłonę irysową oraz półprzepuszczalne
zwierciadło (uchwyt przy tubusie jest wsunięty).
2. Do tubusu wstawić rewolwerowy uchwyt z obiektywami. Wybrać obiektyw
o najmniejszym powiększeniu (f=25 mm. A=0.25).
3. Włączyć zasilacz.
4. Ustawić okular na ostre widzenie podziałki.
5. Płytkę z odbiciową mikroskalą umocować na stoliku i znalez
ć jej ostry obraz na tle
podziałki okularu tak, aby nie było zjawiska paralaksy (wykorzystać pokrętło
mikroprzesuwu).
6. Zliczyć, ile działek Nt testu mikroskali wzorcowej przypada na 25, 50, 75 i 100 działek
No okularu.
Nt
7. Obliczyć staÅ‚Ä… podziaÅ‚ki okularu: d = Å" 0.01 [mm].
No
8. Pomiary powtórzyć dla pozostałych obiektywów (f=16 mm, A=0.3; f=6.3mm, A=0.65).
9. Obliczyć błąd pomiaru
Pomiary w ciemnym polu
1. Przesunąć w górę tubus.
2. Wysunąć uchwyt rewolwerowy i na jego miejsce wstawić obiektyw przeznaczony do
pracy w ciemnym polu (f=6.3 mm, A=0.65).
3. W obszar wiązki światła wprowadzić przysłonę centralną oraz zwierciadło z otworem
(uchwyt przy tubusie jest wysunięty).
4. Opuszczając powoli tubus tak, aby nie uszkodzić mikroskali znalez
ć obraz podziałki.
5. Podobnie jak w polu jasnym wyznaczyć stałą podziałki okularu oraz określić błąd
pomiaru.
Obserwacja próbek w świetle spolaryzowanym
1. Obserwację próbek z dwójłomnymi krystalitami przeprowadzamy w polu jasnym (punkt
1-4).
Mikroskop metalograficzny 3
2. N a stoliku ustawić próbkę wskazaną przez prowadzącego i znalez
ć obraz jej powierzchni.
3. Do układu mikroskopu, w gniazdo na wyjściu oświetlacza, wstawić polaryzator a do
gniazda umiejscowionego w tubusie przed nasadką binokularową wstawić analizator.
4. Poprzez zmianÄ™ kÄ…ta ustawienia polaryzatora znalez
ć obraz powierzchni próbki
z wyraz
nie zaznaczonymi krystalitami.
5. Korzystając z przeskalowanego okularu z podziałką określić wielkość ziaren krystalitów.
Ćwiczenie można wzbogacić o obserwację struktury powierzchni ludzkiego włosa. Preparat
na płaskim podłożu można wykonać samodzielnie przy użyciu przyrządu znajdującego się
w zestawie mikroskopu. Do umocowania włosa należy wykorzystać dwie małe kulki
plasteliny.
rys. 1. Schematyczne przedstawienie możliwych sposobów współpracy oświetlacza z mikroskopem
Mikroskop metalograficzny 4
Legenda:
L  z
ródło światła
Kn  kondensor
So  soczewka
Pa  przysłona aperturowa
Ob.  obiektyw
S  przedmiot
rys. 2. Schemat mikroskopu do obserwacji w jasnym polu w świetle odbitym
Mikroskop metalograficzny 5
Legenda:
L  z
ródło światła
Kn  kondensor
M  zwierciadło paraboliczne
Zo  zwierciadło z otworem
S  próbka
Ob.  obiektyw
P  przysłona centralna
rys. 3. Schemat mikroskopu do obserwacji w ciemnym polu w świetle odbitym