金相顯微鏡的發展趨勢

　　金相顯微鏡是獲得金屬顯微組織圖像Z重要的工具。金相顯微鏡由于易于操作、視場較大、價格相對低廉，直到現在仍然是常規檢驗和研究工作中Z常使用的儀器。

　　1、無限遠光學系統

　　金相顯微鏡物鏡按照無限遠象距進行設計，而不是象常規物鏡那樣按照有限象距進行設計，這種光學系統稱為無限遠色差和象差校正的光學系統或簡稱無限遠光學系統。使用這種光學系統時，當入射光從試樣表面反射再次進入物鏡后，并不收斂而是保持為平行光束，直到通過鏡筒透鏡后才收斂并形成中間象，即一次放大實象，然后才供目鏡再次放大。

　　無限遠光學系統的優點是金相顯微鏡中的各種光學附件(如暗視場光束分離器、偏振光分離器、用于DIC(微差干涉襯度)的Wollaston棱鏡、檢偏振鏡，以及其它附加濾色鏡等)都可以放置在物鏡凸緣與鏡簡透鏡之間平行光束的空間，由于成象光束沒有受到上述光學附件的干擾，物象的質量不會受到損害，從而簡化了物鏡設計中色差和象差的校正。

　　此外，金相顯微鏡無限遠光學系統中，鏡筒長度系數保持為一，無論物鏡與目鏡之間的距離有多遠，也不需要一個固定的中轉透鏡系統。

　　2、同焦面性設計

　　在金相顯微鏡中，更換物鏡及目鏡后不須重新調焦，一般只需略微調節微調旋鈕，就可以使物象準確聚焦。為此，物鏡和目鏡的光學機械尺寸應滿足同焦面性的要求，即：

　　(1)所有物鏡的共軛距離(即從試樣表面到物鏡初次放大實象象面之間的距離)相等。

　　(2)所有物鏡初次放大實象到目鏡鏡筒口的距離不變。

　　(3)所有目鏡的焦面與物鏡初次放大實象的象面重合。同焦面性并不是物鏡或目鏡的一個固有特性，而是在金相顯微鏡的設計中為了便于使用者的操作而采取的一種措施。

　　3、平場消色差物鏡

　　現今金相顯微鏡已經普遍使用平場消色差物鏡，甚至還可以配置更高級的平場復消色差物鏡。老式物鏡初次放大實象的直徑只有18mm~20mm，而平場消色差物鏡則規定高度校正的初次放大平面象的直徑為28mm，即象場面積增大了一倍，并使象場彎曲得到了很好的校正。

　　4、高倍干物鏡

　　為了便于觀察高倍顯微組織，現今金相顯微鏡一般均備有高倍干物鏡。

　　盡管干物鏡的分辨率明顯低于油浸物鏡(100x油浸物鏡的NA值一般可達1.40)，但由于簡化了操作并使試樣免于被油污染，現今已獲得更為廣泛的使用。

　　5、廣視場目鏡

　　廣視場目鏡的結構特點是場光闌顯著增大，一般為22mm~26.5mm(老式目鏡的場光闌直徑只有16mm)，充分利用了平場物鏡擴大了的象場面積。

　　此外，有的金相顯微鏡還配置有高眼點目鏡，使眼睛有缺陷(如散光)的人可以戴著眼鏡進行觀察，物象的質量可以免受眼睛缺陷的影響。由于平場消色差物鏡和廣視場目鏡的推廣使用，使顯微組織觀察的視域擴大了許多，這也相應提高了對金相顯微鏡載物臺加工精度和試樣制備質量的要求。

　　6、長工作距離物鏡

　　有些金相顯微鏡生產廠商還推出一些工作距離較長的物鏡，這是為了適應生產檢驗或特殊需要(例如高溫臺)而設計的。

　　通常情況下，物鏡的放大倍數越高，工作距離(即物象聚焦時，物鏡接物透鏡與試樣之間的距離)越短，為了避免物鏡因工作中不慎觸及試樣或受熱而損壞，于是就設計了這種特殊物鏡。長工作距離物鏡的數值孔徑即分辨率有所下降，不過成像質量仍然不錯。

　　7、多功能緊湊設計

　　在人們的印象中，只有大型臥式金相顯微鏡才是功能齊全的高級設備。但是，現今生產的金相顯微鏡基本上都采用緊湊的臺式設計并使用先進的平場消色差物鏡或平場復消色差物鏡以及廣視場目鏡。有的金相顯微鏡還配有電動控制的物鏡回轉頭，只需按下按鈕，所需的物鏡就會自動旋入光程，孔徑光闌和視場光闌的大小也能隨著物鏡的更換自動進行調整。

　　照明方式則有明視場、暗視場、偏振光、微差干涉襯度(DIC)等四種Z常用的照明方式，而且照明方式的變換也極為簡便。

　　此外，觀察到的物象也是正置而不是反置，使物象的移動方向與載物臺的移動方向一致，大大便利了操作。由于能夠通過筆直的俯視來獲取宏觀領域的圖像，因此可以根據樣本及目的的采取多種觀察方法。除反射照明下的微分干涉觀察及落射熒光觀察、投射照明下的斜射照明觀察及簡易偏光觀察外，還可同時安裝透射微分干涉和落射熒光中置以進行觀察。

　　另外，使用物鏡轉換器時它可以通過計算機或顯微鏡數碼相機控制裝置的外部通信來控制物鏡信息的獲取、連續變倍及載物臺的電動升降。它的觀察方法有反射的同軸照明觀察，微分干涉觀察，落射熒光觀察，環形LED照明觀察。透射的明視場觀察，微分干涉觀察，簡易偏光觀察，斜射照明觀察等。

　　8、顯微照相和圖象分析走進了數字化時代

　　金相顯微鏡的內置照相裝置或外置照相附件既可以使用35mm膠卷，也可以使用大尺寸膠片或一次成象感光器材，不過35mm膠卷更為經濟和便捷，從而獲得更加廣泛的使用。近年來，數字成象系統也逐漸用于顯微照相，它可以很容易地將數字化的圖象儲存在計算機內，也可以隨時將其打印成照片或通過電子郵件傳遞，免除了暗室操作。

　　有了圖象分析軟件，金相顯微鏡還可以將數字化圖象經過圖象處理后，按照國家標準進行定量分析，如晶粒度測定、鍍層或涂層厚度測定、孔隙度測定等。

　　隨著計算機技術的進步和軟件的完善，圖象分析也會越來越方便、迅速、精確。利用圖象處理軟件，還可以將多個相鄰視場的數字化圖象拼接成一整幅視場寬廣的清晰圖象，而且幾乎看不出接縫的痕跡，對于一個高水平的操作系統，這一操作可以在數秒鐘內完成。