Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7



Скачать 86.05 Kb.
Дата25.07.2014
Размер86.05 Kb.
ТипЛабораторная работа

Лабораторная работа № 2




Металлографический микроскоп МИМ – 7

Цель работы: изучить конструкцию, устройство и работу металлографического микроскопа, и научиться исследовать структуру металлов.




1 Общие положения

Для микроскопического исследования структуры металлов применяются металлографические микроскопы, которые рассматривают предметы в отраженном свете и могут использоваться для исследования строения непрозрачных предметов. Предел увеличений микроскопов может изменяться от 60 до 1500 раз.

Принцип работы микроскопа сводится к следующему. Структура железоуглеродистых сплавов при исследовании под микроскопом будет иметь различные отметки с четко очерченными границами зерен, так как поток света, попадающий через объектив на поверхность микрошлифа, отражается от поверхности каждого зерна и границ зерен по-разному (рис.1). В результате более протравленные участки дают больше рассеянных лучей и выглядят более темными (рисунок 2).
П
оток света


Рисунок 1 - Отражение потока света от поверхности микрошлифа.

Рисунок 2 - Микроструктура технически чистого железа

Основными узлами микроскопа являются оптическая система, осветительная система с фотографической аппаратурой, механическая система. Оптическая система, включает в себя объектив, окуляр и ряд вспомогательных оптических элементов: зеркала, призмы и т.д. (см. рис.3)

Объектив дает действительное, увеличенное, обратное изображение шлифа. Объектив имеет фронтальную плоско-выпуклую линзу, определяющую возможное увеличение ряда так называемых коррекционных линз, предназначенных для устранения нежелательных эффектов хроматической и сферической аберрации, возникающих при прохождении лучей через фронтальную линзу. Хроматической аберрацией называется неодинаковое преломление линзой лучей различного цвета (различной длины волн), которые не имеют одной общей точки схода (фокуса). Она ухудшает четкость изображения, ее можно полностью устранить только применением монохроматического света. В микроскопе для уменьшения хроматической аберрации обычного света в объективе установлены коррекционные линзы из специальных материалов, например, плавикового шпата (флюриты).

В зависимости от степени коррозии хроматической аберрации различают объективы ахроматические и апохроматические. В ахроматах сохранена аберрация для трех монохроматических лучей, а в апохроматах - для двух. Следовательно, степень цветной коррозии в апохроматах выше.

Апохроматы применяют главным образом для больших увеличений, ахроматы - для малых и средних увеличений.



Сферическая аберрация заключается в том, что лучи, преломляемые краем линзы и центральной ее частью, не сходятся в одной точке, что ухудшает четкость изображения. Для уменьшения сферической аберрации объектов изготавливают из двух линз - выпуклой и вогнутой, которые имеют одинаковую, но различно направленную сферическую аберрацию, в объективах, применяемых для больших увеличений, линза имеет полушаровую форму и сферическая аберрация выправляется помещением шлифа в так называемый аплатический фокус, т.е. в особой точке на оптической оси объектива, не дающей сферической аберрации. Такие объективы называются апланатами.

Апохроматы являются одновременно апланатами. Однако, вследствие своего устройства они дают не вполне плоское, а несколько искривленное изображение, что не позволяет получать одинаковую разность в центре и по краям изображения. Поэтому при работе с апохроматами применяют компенсационные окуляры, исправляющие этот недостаток объектива.

Окуляры дают не только мнимое увеличенное изображение, но и исправляют оптические дефекты, которые полностью не устраняются даже в объективах сложной конструкции. В металлографических микроскопах применяют окуляры трех типов: обычные (Гюйгенса), компенсационные и проекционные.

Максимальное полезное увеличение микроскопа, т.е. увеличение, с которым выявляются детали рассматриваемого предмета, определяется по формуле


, ( 1 )
где d1 - максимальная разрешающая способность человеческого

глаза, равная 0,2 мм;



d - максимальная разрешающая способность оптической системы.
Под разрешающей способностью микроскопа понимается способность микроскопа давать отчетливо разделенные изображения двух близких точек рассматриваемого объекта. Максимальная разрешающая способность оптической системы определяется из условий дифракции, согласно уравнению
, ( 2 )
где  - длина волны света (для белого света 6000 А);

n - коэффициент преломления среды между объективом и

предметом;

/2 - половина угла раскрытия входящего светового пучка.
Максимальное полезное увеличение достигается в том случае, если d имеет минимальное значение, когда при постоянной длине волны света  величина nsin(/2), называемая числовой апертурой, будет максимальной. Поэтому надо стремиться к наибольшим величинам угла /2 и коэффициента преломления n. Обычно в микроскопе ведут наблюдения в воздушной среде (n=1) с обычными, так называемыми сухими объективами. Для получения больших увеличений между поверхностью объектива и рассматриваемым объектом создают среду, имеющую высокий коэффициент преломления (кедровое масло, в котором n=1,51). В последующем случае применяют специальные иммерсионные объективы, пригодные для работы с кедровым маслом. Тогда разрешающая способность оптической системы
.
При этом максимальное полезное увеличение оптической системы составит:

Для четкого изображения объектива надо, чтобы общее увеличение не превосходило полезное увеличение системы.
2 устройство и конструкция микроскопа МИМ-7
2.1 Оптическая система

Упрощенная схема оптической системы микроскопа МИМ-7 представлена на рис. 3. Светлые лучи от электрической лампы 1 проходят через коллектор 2 и, отразившись от зеркала 3, попадают на светофильтр 4, затем на апертурную диафрагму 5 (для ограничения световых пучков и получения высокой четкости изображения), линзу 6, фотозатвор 8, полевую диафрагму 9 (для ограничения освещенного поля рассматриваемого участка на микрошлифе), преломляются пентапризмой 10, проходят через линзу 11, попадают на микрошлиф 12, установленный на предметном столике. Отразившись от микрошлифа 12, лучи вновь проходят через объектив 13 и выходя из него параллельным пучком, попадают на отраженную пластинку 14 и ахроматическую линзу 16.

Рисунок 3 - Оптическая схема микроскопа МИМ-7:



а - при работе в светлом поле; б - при работе в темном поле.
При визуальном наблюдении в ход лучей вводится зеркало 17, которое отклоняет лучи в сторону окуляра. При фотографировании зеркало 17 выключается выдвижением тубуса вместе с окуляром и зеркалом, и лучи направляются непосредственно к фотоокуляру 19, проходят через него на зеркало 20, от которого отражаются и попадают на матовое стекло 21, где и дают изображение. Для фиксирования микроструктуры матовое стекло 21 заменяется кассетой с фотопластинкой. Для наблюдения в поляризованном свете в систему включаются вкладной анализатор 15 и поляризатор 7. Для повышения отдельных мелких рельефных частиц на гладком поле (например, при исследовании неметаллических включений) целесообразно применять темнопольное освещение.

Оптическая система микроскопа для исследования микрошлифа в темном поле отличается от описанной схемы исследования в светлом поле тем, что вместо линзы 11 устанавливается линза 22. Центральная часть одной из поверхностей линзы 22 покрыта черным непрозрачным лаком в виде диска, задерживающего центральную часть светлого пучка и пропускающего краевые лучи, проходящие через прозрачное кольцо линзы 22 и падающие на зеркало 24 в виде светлого кольца. Для того, чтобы светлые лучи не попадали на отражательную пластинку 14,введена диафрагма 23. Отразившись от зеркала 24, лучи попадают на внутреннюю поверхность параболического зеркала 25 и, отразившись от него, концентрируются на микрошлифе.


2.2 Механическая часть
Микроскоп МИМ-7 состоит из следующих основных частей: осветителя, корпуса и верхней части (рисунок 4).
Рисунок 4- Общий вид микроскопа МИМ - 7.





Осветитель I имеет фонарь 2 внутри кожуха которого находится лампа. Центровочные винты 3 служат для совмещения центра нити лампы с оптической осью коллектора.

В корпусе II микроскопа находятся диск 1 с набором светофильтров; рукоятка 24 переключения фотоокуляров; посадочное устройство для рамки 15 с матовым стеклом или кассеты с фотопластинкой 9х12 мм; узел апертурной диафрагмы, укрепленной под оправой осветительной линзы 17; кольцо с накаткой 16, служащее для изменения диаметра диафрагмы; винт 25, вращением которого смещается диафрагма для создания косого освещения; винт 26 для фиксации поворота апертурной диафрагмы.



Верхняя часть III микроскопа включает детали, приведенные ниже. Иллюминаторный тубус 11, в верхней части которого расположено посадочное отверстие под объектив. На патрубке иллюминаторного тубуса расположена рамка с линзой 22 для работы в светлом и темном поле и рукоятка 5 для включения диафрагмы 23 при работе в темном поле; под кожухом 21 - пентапризма. В нижней части кожуха 21 расположены центровочные винты 20 полевой диафрагмы, диаметр которой изменяют при помощи поводка 19. Под конусом полевой диафрагмы находится фотозатвор 18.

Визуальный тубус 13, в отверстие которого вставляется окуляр 12. При визуальном наблюдении тубус двигают до упора, а при фотографировании выдвигают до отказа. Предметный столик 10, который при помощи винтов 6 может передвигаться в двух взаимноперпендикулярных направлениях. В центре предметного столика имеется окно, в него вставляют одну из сменных подкладок 7 с отверстиями различного диаметра. На предметном столике расположены держатели, которыми микрошлиф прижимается к подкладке предметного столика. Макрометрический винт служит для перемещения предметного столика в вертикальном направлении, и этим производится грубая наводка на фокус. Зажимным винтом 23 фиксируют определенное положение предметного столика; чтобы он самопроизвольно не спускался. Для помещения столика 10 на нужной высоте на кронштейне столика награвирована риска, которая устанавливается против точки, награвированной на корпусе микроскопа.

Микрометрический винт 14, с помощью которого перемещают столик в вертикальном направлении и точно наводят на фокус. Расход микрометрической подачи 3 мм, цена деления барабана - 0,003 мм.
2.3 Осветительная система
Микрошлиф освещают обычно через объективы, применяя специальную осветительную систему, состоящую из источника света, серии линз, светофильтров и диафрагм.

В качестве источника света используют низковольтные электрические лампы накаливания, реже лампы напряжения 110 - 220 В переменного и постоянного тока, мощные ртутные лампы высокого давления яркостью до 2500 стильбов. Диафрагмы ограничивают сечение светового пучка, а светофильтры отбирают лучи требуемой длины волн, т.е. определенного цвета, и позволяют установить нужную интенсивность освещения с тем, чтобы избежать излишнего утомления глаз наблюдателя.

Применение желто-зеленого светофора позволяет более четко наблюдать особенности структуры. Они уменьшают хроматическую аберацию и, кроме того, выделяя лучи с меньшей длиной волны, повышают разрешающую способность объекта.
3 Работа на микроскопе
С металлографическим микроскопом, являющимся сложным, точным и дорогим прибором, необходимо обращаться бережно и аккуратно. Прежде чем приступить к работе на микроскопе, необходимо сначала подробно ознакомиться с его оптической системой и конструкцией. Для визуального (зрительного) наблюдения микроструктуры необходимо:

3.1 Поместить исследуемый шлиф полированной и протравленной поверхностью вниз на подкладку предметного столика над объективом и прижать прижимом 4-9.

3.2 Визуальный тубус 4-13 выдвинуть до упора.

3.3 Наблюдая в окуляр, вращением макрометрического винта 4-4 произвести грубую наводку на фокус.

3.4 Винтом 4-23 закрепить предметный столик в установленном положении.

3.5 Наблюдая в окуляр, вращением микрометрического винта 2-14 произвести точную наводку на фокус.

3.6 Наблюдая в окуляр, при помощи винтов 2-6 передвигать предметный столик и просматривать структуру в различных местах шлифа. Водить шлифом по подкладке предметного столика нельзя.
4 Задание на лабораторную работу
4.1 Ознакомиться со схемой микроскопа, обратив внимание на взаимное расположение деталей и их назначение.

4.2 Изучить устройство металлографического микроскопа и освоить приемы работы на нем. Зарисовать схему хода лучей в микроскопе.



4.3 Исследовать микрошлиф и зарисовать структуру.

4.4 Составить отчет, который должен содержать: цель работы, оптическую схему микроскопа с указанием названия и назначения основных частей; характеристики микроскопа; методику настройки освещения; рисунки и описание исследуемых структур, выводы по работе.

Похожие:

Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconЛабораторная работа №1 Рассматривание клеток и тканей в оптический микроскоп Цель: Оборудование
Оборудование: раствор йода, покровное и предметное стекло, микроскоп, готовый препарат эпителиальной ткани
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconЛабораторная работа №1 Работа в Oracle Database Express Edition 1 Лабораторная работа №6
Лабораторная работа Выполнение расчетов с использованием программирования в среде Visual Basic for Applications
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconЛабораторная работа №5 Изучение микроскопа
Микроскоп относится к приборам, вооружающим глаз, поэтому его нужно рассматривать вместе с глазом. Напомним некоторые особенности...
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconЛабораторная работа №3. Знакомство с прерываниями. Лабораторная работа №4. Программная обработка клавиатуры
Лабораторная работа №1. Знакомство с общим устройством и функционированием ЭВМ. Изучение структуры процессора, организации памяти,...
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconЛабораторная работа по теме: «ms doc. Основные команды.»
Мбоу «сош №8 г. Петровска Саратовской области» Лабораторная работа в среде ms dos
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconЛабораторная работа 08 Изучение дифракции рентгеновских лучей на кристаллах Москва 2005 г. 1 лабораторная работа 08
Цель работы: определение расстояний между атомными плоскостями в кристалле по имеющейся рентгенограмме
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconСветовой микроскоп. Микроскоп от микро
Для нормального глаза при удалении от объекта на т н расстояние наилучшего видения (D = 250 мм) минимальное разрешение составляет...
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconЛабораторная работа №1 3 Создание ситуационного плана миигаиК 3 Лабораторная работа №2 8 Оцифровка части карты и создание базы данных 8
«Геоинформационные технологии сбора и обработки информации» в среде MapInfo Professional
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 iconИсследование изучение строения и физиологические процессы. Эксперимент серия опытов. Лабораторная работа
Совокупность относительно однородных приемов, операции освоения действительности ( теоретические- практические) подчиненных расширению...
Лабораторная работа №2 Металлографический микроскоп мим 7 icon3D сканирующий конфокальный микроскоп со спектрометром
Сердцем комплекса является конфокальный микроскоп, сопряженный со спектральной системой, позволяющей получать трехмерное изображение...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org