Inżynieria biomedyczna

Sprawozdanie

Budowa i zasada działania mikroskopu metalograficznego

Dzięki mikroskopom metalograficznym można przeprowadzać szereg obserwacji na zgładach metalowych i przełomach . Pozwala to m.in. na wykrycie mikropęknięć, obliczenie udziału fazowego, obserwacje wtrąceń i szereg innych istotnych, z punktu widzenia metalurgii, cech materiałowych.

1. Odczytane wartości z mikroskopu metalograficznego:

1. Powiększenie własne okularu : 10x

2. Obiektyw – powiększenie własne obiektywu

1. 40/0,65

2. 8/0,25

1,25x – współczynnik przejścia światła

c) Powiększenie całkowite

1. 10 x 1,25 x 40 = 500

2. 10 x 1,25 x 8 = 100

Makrośruba pozwala na znalezienie obrazu

Mikrośruba służy do ustalenia ostrości

2. Stosowany do badań metali mikroskop, zwany mikroskopem metalograficznym, różni się od powszechnie znanych mikroskopów biologicznych, gdyż umożliwia obserwacje próbki w świetle odbitym od jej powierzchni. Wynika to stąd, że próbki metali – nawet najcieńsze – są nieprzeźroczyste i nie można dlatego stosować do ich oświetlania światła przechodzącego przez preparat. Stąd konieczność szlifowania (szlifierka metalograficzna) i polerowania (polerka metalograficzna – filc, pasta polerska) powierzchni metalu do lustrzanego połysku.

Mikroskop metalograficzny wyposażony jest również w stolik przedmiotowy, na którym kładzie się zgład. Za pomocą podziałki możemy określić współrzędne zgładu.

Na wypolerowanej powierzchni metalu można obserwować tylko niektóre składniki struktury, różniące się znacznie współczynnikiem odbicia światła, np.: grafit czy też wtrącenia niemetaliczne. Dla ujawnienia ziaren metalu konieczne jest wytrawienie zgładu. Odczynniki trawiące atakują przede wszystkim granice ziaren. Padające światło ulega wtedy rozproszeniu i w mikroskopie obserwujemy granice ziaren, jako ciemne linie. Powierzchnia poszczególnych ziaren tej samej fazy może się wytrawić silniej lub słabiej, zależnie od ich orientacji krystalograficznej w stosunku do powierzchni zgładu. Przy obserwacji przez mikroskop ziarna o bardziej wytrawionej powierzchni silniej rozpraszają padające światło i wydają się przez to ciemniejsze. Jeżeli mamy do czynienia ze stopem składającym się z różnych faz, to najczęściej następuje silniejsze wytrawienie jednej z nich w porównaniu z drugą, co umożliwia rozróżnienie ich pod mikroskopem.

Odczynniki służące do trawienie szlifów metalograficznych są bardzo różnorodne, dostosowane do poszczególnych gatunków stali i ich stopów. Najczęściej stosowanym w praktyce odczynnikiem do badań stopów żelazo – węgiel jest 4% roztwór kwasu azotowego w alkoholu etylowym, zwany Nitalem

Nowoczesne mikroskopy metalograficzne zaopatrzone są z reguły w urządzenia do fotografowania obserwowanych struktur.

Zasadnicze elementy optyczne mikroskopu to:

1. Oświetlacz

2. Obiektyw

3. Okular

Zadaniem oświetlacza jest skierowanie na powierzchnię próbki dostatecznie silnej i równomiernej wiązki światła. Źródłem światła może być żarówka stosowana zwykle przy obserwacji, lampa łukowa lub ksenonowa czy rtęciowa, stosowane przy wykonywaniu fotografii. Aby zapewnić równomierne oświetlenie całej obserwowanej powierzchni próbki, wiązka światła przechodzi przez szereg przesłon i soczewek oraz filtrów barwnych. Cały ten układ jest umieszczony w uchwycie prostopadle do osi optycznej mikroskopu. Wiązka światła, wychodząca z oświetlacza, pada w tubusie mikroskopu na płytkę płaskorównoległą, która odbija część promieni i przez obiektyw mikroskopu kieruje ku powierzchni zgładu. Pozostała część promieni przechodzi przez płytkę i jest pochłaniana przez ściankę tubusa. Promienie odbite od zgładu przechodzą powtórnie przez obiektyw i płytkę i trafiają do okularu.

Zarówno płytka, jak i pryzmat dają oświetlenie prawie prostopadłe do powierzchni szlifu. W niektórych badaniach korzystne jest stosowanie oświetlenia skierowanego skośnie do zgładu. Ujawniają się wtedy pewne szczegóły niewidoczne lub słabo widoczne przy świetle prostopadłym. Tego rodzaju obserwację nazywamy obserwacją w ciemnym polu.

Nazwa pochodzi stąd, że gładka powierzchnia szlifu jest w mikroskopie ciemna, a jedynie miejsca wystające lub wklęsłe widoczne są jako jasne linie lub punkty. Do obserwacji w ciemnym polu stosuje się w oświetlaczu specjalną przysłonę pierścieniową, a zamiast płytki płaskorównoległej – lustro pierścieniowe. Promienie odbite od tego lustra trafiają do specjalnego pierścieniowego zwierciadła paraboliczne, które kieruje wiązkę światła skośnie na powierzchnię szlifu.

Przy obserwacji w polu ciemnym jak gdyby negatyw obrazu jasnego – elementy, które tam były widoczne jako jasne tu są ciemne i na odwrót. Można dzięki temu łatwiej zaobserwować pewne szczegóły trudno dostrzegalne w polu jasnym. W niektórych przypadkach np.: przy badaniu wtrąceń niemetalicznych w metalu, potrzebne jest światło spolaryzowane. Umieszcza się wówczas w korpusie oświetlacza polaryzator, a w tubusie mikroskopu, przed okularem, analizator. Przy dużych powiększeniach, rzędu 2000 razy, można zwiększyć kontrast oglądanych elementów mikrostruktury, stosując obiektywy do immersji i olejki immersyjne.

Schemat mikroskopu do obserwacji w jasnym polu w świetle odbitym

Legenda:

L – źródło światła

Kn – kondensor

So – soczewka

Pa – przysłona aparaturowa

Ob. – obiektyw

S – przedmiot

Schemat mikroskopu do obserwacji w ciemnym polu w świetle odbitym

Legenda:

L – źródło światła

Kn – kondensor

M – zwierciadło paraboliczne

Zo – zwierciadło z otworem

S – próbka

Ob. – obiektyw

P – przysłona centralna

3. Wnioski:

Podczas zajęć zapoznaliśmy się z budową i zasadą działania mikroskopu oraz obliczyliśmy powiększenie całkowite mikroskopu.

Mikroskop metalograficzny rożni się od mikroskopu biologicznego z którym dotychczas pracowaliśmy.

Powiększenie całkowite mikroskopu wyniosło 500 i 100.