Виды металлографических микроскопов, их особенности
Металлографический микроскоп – это оптический световой прибор для изучения непрозрачных структур в отраженном свете.
Современные модели представляют собой высокотехнологичные устройства, которые используют математический анализ получаемого изображения. Являются незаменимым инструментом в металлографии – одной из отраслей металловедения, которая изучает структуру металлических материалов с использованием оптических приборов.
Оглавление
Особенности и назначение металлографических микроскопов
Данный тип приборов широко используется в металлографических исследованиях, благодаря чему микроскопы получили другое название – металлургические или промышленные. Глубокое изучение структуры сплавов позволяет с высокой точностью определить характеристики материала. Известен как один из методов определения прокаливания стали.
Грамотная подготовка образца позволяет тщательно изучить внутреннюю структуру шлифа. Для выявления структуры используют метод травления и полирования шлифа.
С целью анализа структуры металла применяют 4–5%-й раствор азотной кислоты в этиловом спирте. После травления на поверхности образца образуется пленка, которая затрудняет исследования. Травление выполняют сразу после полирования.
После проведения подготовительных работ проводят исследование, в результате которого можно получить следующую информацию:
- Тип и характер дефектов в структуре металла.
- Структура кристаллизации (зерен) металла.
- Внешние качества – шероховатость и плоскость.
- Наличие и тип неметаллических частиц.
По сравнению с биологическими микроскопами металлографические устройства имеют более сложную конструкцию, что оказывает влияние на стоимость приборов.
Отдельного описания заслуживают объективы. Они характеризуются повышенным рабочим расстоянием и способностью эксплуатации без покровного элемента. Кроме того, данный узел параллельно выполняет функции конденсатора.
Особенности изучаемой структуры требуют мощного источника освещения, без которого сложно рассчитывать на положительный результат, особенно в случае необходимости проведения микрофотографирования.
Окуляр металлографического микроскопа способен проводить только четвертую часть проходящего света (до 25%). Металлические образцы отражают очень мало света. Именно низкий коэффициент отражения является причиной повышенного уровня освещения.
Металлографические приборы представлены как прямыми, так и инвертированными моделями.
В качестве методов исследования используют различные виды освещения:
- темное поле;
- светлое поле;
- поляризация;
- ДИК (дифференциально-интерференционный контраст).
Устройство микроскопов
Особенности конструкции влияют на характер изучения образцов. Известно несколько видов металлографических аппаратов:
- инвертированные;
- прямые;
- инспекционные.
При работе с инвертированным металлографическим микроскопом отсутствует необходимость в фокусировке образца, поскольку вся поверхность будет находиться в поле зрения оператора. Для изучения образцов это достоинство имеет решающее значение.
Прямые модели более универсальны. Они могут быть усовершенствованы установкой мощных биноклей с увеличением до 150х, поворотной бинокулярной насадкой, имеющей широкий угол поворота (до 360º), а также устройствами промежуточного увеличения.
Для микрофотографий производят камеры для микроскопов независимо от типа конструкции.
Таким образом, инвертированные металлографические микроскопы имеют меньшую стоимость, зато прямые обладают широкими возможностями по изучению структуры.
Для исследования продукции микроэлектроники применяют инспекционные металлографические микроскопы. Они отличаются нижним расположением предметного столика микроскопа и наличием фотоаппаратуры с высоким линейным увеличением (80–100х).
Инспекционные микроскопы не предназначены для работы с иммерсией. Как правило, они комплектуются высокоапертурным фокусирующим объективом, что позволяет добиться полного увеличения 2000х.
Рассмотрим устройство металлографического микроскопа на примере модели ММ2.
Он состоит из следующих элементов:
- колонка (1);
- труба (2);
- предметный столик (3);
- осветитель (4).
Винт (5) укрепляет каретку предметного столика.
Винт (6) отвечает за вертикальное перемещение объектива с целью фокусировки.
Крепежные элементы (7) держат трубу аппарата с помощью винтов (8).
Винт (9) фиксирует сам крепежный элемент, выполненный в виде рожек.
Окуляр на схеме обозначен цифрой 11.
На переходной штанге (12) крепится осветитель. Винтом (13) штанга крепится к колонке, а винтом (14) к ней присоединяется осветитель. Источник света работает от безопасного напряжения 12В. Винтом (15) выполняют вертикальную фокусировку положения осветителя, а винтом (16) – горизонтальную. Изучаемый образец (17) устанавливают на предметный столик, подготовленной (шлифованной и протравленной) стороной вниз, после чего производят вертикальную фокусировку объектива.
Сферы применения оборудования
Как было сказано выше, основной сферой использования рассматриваемых устройств является металлургия. Кроме того, подобные металлографические микроскопы применяют в следующих сферах деятельности:
- минералогия;
- криминалистика;
- геологические исследования;
- археология;
- микроэлектроника.
А также прочие области, в которых требуется глубокое изучение структуры материала.
Чем могут отличаться микроскопы друг от друга
Современная оптическая промышленность предлагает пользователям широкий выбор устройств. Рассмотрим основные типы микроскопов:
- Монокулярный. Наверняка многие видели простейшие модели на школьных уроках биологии и химии. Основное предназначение – поверхностное изучение различных образцов в лабораторных условиях.
- Бинокулярные. Более продвинутая модель для анализа образцов под действием проходящих лучей в светлом поле. Отличаются глубокой контрастностью и большим уровнем увеличения. Существует множество насадок, призванных повысить заводские характеристики. Данные модели можно встретить в различных медицинских учреждениях.
- Тринокулярные. Современные устройства для глубокого изучения структуры материалов. Тринокулярные стереоскопические микроскопы применяют для реализации методов флуоресцентных исследований в различных сферах деятельности.
- Специальные. Выпускаются под определенные задачи в конкретных лабораторных условиях. Могут иметь любой тип конструкции.
- Цифровые микроскопы. Еще один продукт современных технологий. В основе действия лежит метод анализа изображений, полученных с помощью цифровой аппаратуры. Комплект оборудования состоит из микроскопа и компьютера. Требует специального программного обеспечения.
Цены на распространенные модели в России
Металлографические приборы пользуются огромной популярностью в нашей стране ввиду развития металлургической и металлообрабатывающей промышленности. Все модели можно условно разделить на три ценовые категории: бюджетную, среднюю, высокую. Заслуженным спросом пользуется продукция отечественной компании «Микромед», продукция которой имеет идеальное соотношение цены и качества.
Наиболее популярным представителем бюджетных моделей является «Микромед» ПОЛАР-1. По состоянию на декабрь 2018 года его стоимость составляет 150 тыс. рублей.
Средняя ценовая категория представлена металлографическим аппаратом «Микромед» МЕТ-2 по цене 258 тыс. рублей. Профессиональное устройство «Микромед» МЕТ-3 обойдется в 500 тыс. рублей.
Металлографический микроскоп – надежный инструмент для анализа структуры различных металлов, способный выявить даже незначительные дефекты. А вы когда-нибудь участвовали в исследовании металла с помощью металлографических приборов? Поделитесь своими впечатлениями в блоке комментариев.
