Безкоштовно

Металографічний мікроскоп: конструкція, робота, налаштування

views 88

Реферат на тему “Металографічний мікроскоп. Вивчення конструкції і роботи металографічного мікроскопа”

Конструкція металографічного мікроскопа

Металографічний мікроскоп — це оптичний прилад для візуального спостереження і фотографування структури металів і сплавів у відбитому світлі. Як приклад розглянемо конструкцію і роботу сучасного металографічного мікроскопа  ММР-2Р.

Мікроскоп ММР-2Р призначений для дослідження мікроструктури металів і сплавів у світлому полі при прямому і косому висвітленні, у темному полі й у поляризованому світлі.

У таблиці 1 наведено технічні характеристики об’єктивів і окулярів мікроскопа ММР-2Р, а також значення збільшення мікроскопа при візуальному спостереженні і фотографуванні.

Об’єктиви мікроскопа ММР-2Р
Найменування Збільшення (при ахроматичній лінзі F = 200 мм) Робоча відстань, мм
Ахроматичний F = 23.2  A = 0.17 8.6 6.2
Ахроматичний F = 8.2  A = 0.37 24.4 2.6
Ахроматичний F = 6.3  A = 0.65 31.5 0.82
Ахроматичний F = 4.3  A =0.95 46.5 0.18
Окуляри для візуального спостереження
Найменування Фокусна відстань, їм Лінійне поле зору, мм
Гюйгенса 10х 25 14
Гюйгенса 10х з перекрестием 25 14
Ортоскопичний 12,5х 20 16
Компенсаційний 15х 16,6 11
Компенсаційний 20х 12,6 9
Окуляри з обмеженим полем зору
Найменування Фокусна відстань, мм Лінійне поле зору, мм

 

Позначення на діафрагмах
Ортоскопичний 12,5х 20 6,8 12,5 (1-3-4)
Компенсаційний 15х 16,7 5,2 15 (5)
Компенсаційний 20х 12,6 3,7 20 (2-10)
Обмежені поля зору — у площині об’єкта при візуальному спостереженні
Об’єктиви 12,5х (1-3-4) 15х (5) 20х (2-20)
Збільшення Поле, мм Збільшення Поле, мм Збільшення Поле, мм
F = 23.2  A = 0.17 100 0.8 170 0.4
F = 8.2  A = 0.37 300 0.28
F = 6.3  A = 0.65 400 0.2 490 0.16
F = 4.3  A = 0.95 940 0.08
Збільшення мікроскопа і поле в площині об’єкта при візуальному спостереженні
Об’єктиви Окуляри
Ортоскопичний 12,5х Компенсаційний 15х Компенсаційний 20х
Збільшення Поле, мм Збільшення Поле, мм Збільшення Поле, мм
F = 23.2  A = 0.17 100 1.9 130 1.3 170 1.0
F = 8.2  A = 0.37 300 0.6 370 0.5 490 0.4
F = 6.3  A = 0.65 400 0.5 490 0.3 650 0.3
F = 4.3  A = 0.95 580 0.3 700 0.2 930 0.2
Збільшення мікроскопа при фотографуванні
На пластинку 9х12см На плівку 24х36 мм
з окуляром з окуляром
12,5х 15х 20х 28х 12,5х 15х 20х 28х
F = 23.2  A = 0.17 100 200 52 87 62 125
F = 8.2  A = 0.37 300 400 146 246 176 355
F = 6.3  A = 0.65 400 800 195 328 234 472
F = 4.3  A = 0.95 500 800 1100 279 469 335 675

х) Окуляри з обмеженим полем зору застосовуються при контролі металів за бальними шкалами. Для обмеження поля зору в ці окуляри вставляються відповідні діафрагми.

Оптична схема металографічного мікроскопа

Оптична схема мікроскопа показана на рис. 1.

Рис. 1. Оптична схема мікроскопу ММР-2Р

·   Пучок світла від лампи 1 проектується колектором 2 і призмою 3 у площину апертурної діафрагми 4.

·   Для захисту оптики від нагрівання лампою накалювання передбачено застосування теплового фільтру 5.

·   Змінні спектральні фільтри 6 змонтовано на загальній планці.

·   За допомогою лінз 7 і 9, дзеркала 8 і напівпрозорої пластинки 10 зображення апертурной діафрагми 4 проектується у вихідний зрачок (задньої лінзи) об’єктива 12, а потім у площину об’єкта.

·   Польова діафрагма 11 служить для зменшення полю зору та усунення відблисків у каналі мікроскопа.

·   При роботі у світлому полі та у поляризованому світлі напівпрозора пластинка 10 відхиляє світловий пучок на 90°, направляючи його через об’єктив 12 на об’єкт, поміщений у фокальну площину об’єктива.

·   Зображення об’єкта, створене об’єктивом за допомогою ахроматичної лінзи 13 проектується у фокальну площину окулярів.

·   При візуальному спостереженні дзеркало 14 і призма 15 направляють промені у фокальну площину окулярів бінокулярної насадки 16, де формується зображення об’єкта, розглянуте в окуляри 17.

·   При спостереженні об’єкта в поляризованому світлі в хід променів уводиться поляризатор 18 і аналізатор 19. При роботі в темному полі замість лінзи 9 і напівпрозорої пластинки 10 у хід променів включається лінза темного полючи 20 і кільцеве дзеркало 21, що направляє світловий пучок на параболічний відбивач 22, що знаходиться на об’єктиві. Відбивши від нього, промені світла попадають на об’єкт. Далі хід променів такої ж, як при роботі у світлому полі.

·   При спостереженні зображення на екрані 23 ахроматична лінза 13 і дзеркало 14 виключаються, а в хід променів уводиться телеоб’єктив 24, що проектує промені у фокальною площина фотоокуляра 25. Далі за допомогою дзеркал 26 і 27 і фотоокуляра 25 зображення формується на екрані 23.

·   При фотографуванні в хід лучой замість дзеркала 26 включається призма 28 фототубуса, що направляє промені на пластинку 29 фотокамери 9х12 см чи на плівку 30 фотокамери “Зіркий-4Е”. Лінза 31, розташована у фотокамері “Зіркий 4ДО”, застосовується тільки при роботі з цією фотокамерою.

Пристрій і робота складових частин металографічного мікроскопа

Прилад складається зі штатива.і предметного столика 62. Штатив складається з підстави 65, корпуса 66, голівки 67, освітлювального пристрою 68 і бінокулярної насадки 16 (мал.2). На мал. 2 розташовані диск зі змінними фотоокулярами і механізм переключення зображення об’єкта з візуального тубуса на екран 23 чи на фотокамеру; механізм переключення приводиться в дію поворотом рукоятки 70. Мікроскоп налаштовується на об’єкт обертанням мікрометричного гвинту 72.

Рис.2. Мікроскоп ММР-2P (вид збоку)

Бінокулярна насадка 16 встановлена в гніздо корпуса мікроскопа постійно. Окулярні трубки можна розсовувати в межах 55-75 мм у залежності від бази очей спостерігача. У лівій окулярній трубці насадки змонтований механізм із кільцем, що повертається, 73 і шкалою для установки уляра по оку спостерігача в межах (5 діоптрій. Голівка 67 мікроскопа встановлена на кронштейні мікрометричного механізму. На голівці закріплений револьвер 74 з об’єктивами, якому можна обертати тільки при піднятому до упора предметному столику.

Праворуч від спостерігача під предметним столом 62 на корпусі розташована рукоятка, призначена для переключення лінзи 9 (див. мал.1) світлого полю чи напівпрозорої пластинки 10 і включення лінзи 20 темного полю чи і кільцевого дзеркала 21.

При роботі в поляризованому світлі за допомогою рукоятки 76, що розташована трохи нижче рукоятки для переключення світлого і темного полю включається поляризатор і аналізатор (мал. З) Поворот аналізатора здійснюється обертанням барабані, на якому нанесена шкала з розподілами “0”, “45” і “90”. На патрубку голівки 67 розташовані гвинти 78 для центрування польової діафрагми. Кут розкриття польової діафрагми встановлюється рукоягкой 79. Освітлювальний пристрій мікроскопа складається з ліхтаря 80, що закріплений на корпусі 81, і патрон 82 з лампою. При настроюванні висвітлення патрон можна переміщати уздовж його ося і центрувати, обертаючи гвинти 83.

Рис. 3. Мікроскоп ММР-2Р (вид попереду)

Рукоятка 34 служить для кріплення патрона 82. Рукоятка 85 служить для переміщення колектора уздовж осі.

Зверху на корпусі 81 установлений вузол 86 апертурної діафрагми з фотозатвором 87. На корпусі фотозатвора 37 мається рукоятка 88 для взводу затвора, рукоятці 89 спуска затвора, кільце 90 установки витримки і рукоятки 91 установки апертурної діафрагми з рухливим індексом.

Як джерело світла застосована лампа накалювання ОП12-100, що включається в мережу змінного струму 220 В через блок живлення 94. На корпусі блоку живлення мається перемикач 95 для регулювання розжарення лампи. Номінальний струм, що проходить через лампу, повинний бути не більш 8 А. Для збільшення терміну служби лампи бажано працювати при візуальному спостереженні з неповним розжарюванням лампи.

Рукоятка 96 служить для переключення дзеркала 26 (див. мал. 1) і призми 28 при перекладі зображення з екрана на плівку фотокамери 96 чи пластинку фотокамери 98 (мал. 4) при фотографуванні. Фотокамера встановлюється в гніздо з лівої сторони підстави мікроскопа і закріплюється гвинтом 99.

Переміщення предметного столика в 2-х взаємопоперечних напрямах здійснюється рукоятками 100 і 101. Величина переміщення столика відраховується по шкалах і ноніусам столика, кут повороту – по лімбу. Центрування щодо оптичної осі об’єктивів здійснюються за допомогою 2-х знімних центруючних ключів 102 (див. мал. 4). Переміщення столика у вертикальному напрямку здійснюється рукояткою, розташованою праворуч від спостерігача на підставі 65 штатива. У встановленому положенні столик фіксується за допомогою рукоятки 104.

Кріплення об’єкта на столику здійснюється за допомогою притисків (клем) 118 (див. мал. 4), струбцини 119, а такде металевих шайб 120 з різними по діаметрі отворами.

Рис. 4. Приналежності мікроскопа

Порядок роботи на металографічному мікроскопі. Настроювання висвітлення і робота у світлому полі

Для візуального спостереження об’єкта у світлому полі неооходиио здійснити наступні операції.

За допомогою рукоятки, розташованої під предметним столиком, включають оптичну систему, напівпрозору пластинку і лінзу світлого полючи; поворотом рукоятки 70 вводять у хід променів дзеркало візуального спостереження, піднімають предметний столик 62 до упора за допомогою рукоятки 103 і поворотом револьвера 74 встановлюють у робоче положення об’єктив F = 23,2(А, А = 0,17, після чого столик опускають до упора. Поворотом рукоятки 91 відкривають апертурну діафрагму (за допомогою гвинта 92 установлюють її по шкалі в положення “0”). Обертаючи кільце 90, установлюють витримку “У” і, натискаючи тросик, відкривають затвор. У трубки бінокулярної насадки 16 уставляють парні окуляри. Поворотом перемикача блоку харчування включають лампу освітлювача. На предметний столик установлюють досліджуваний об’єкт. Спостерігаючи правим оком у правув окулярну трубку насадки й обертаючи мікрометричний гвинт 71, фокусируют мікроокоп на об’єкт. Користаючись діоптрійним механізмом лівої окулярної трубки, фокусируют лівий окуляр насадки на об’єкт. Встановлюють окулярні трубки насадки у відповідності про відстань мажду очима, при цьому полючи лівої і правої трубок повинні злитися в одне поле. Для центрировки джерела світла виймають один з окулярів 17 з бінокулярної насадки і замість нього вставляють допоміжний мікроскоп 121 (див. мал.4). Переміщаючи окуляр допоміжного мікроскопа уздовж осі, фокусируют його на апертурну діафрагму, після чого закріплюють гвинтом 102. Потім, пересуваючи колектор уздовж осі за допомогою рукоятки 85, проектують нитка лампи в площину апертурпой діафрагми і, обертаючи центррировочные гвинти 83 ліхтаря, приводять зображення нитки лампи в центр апертурної діафрагми. Виймають допоміжний мікроскоп 121 з окулярної трубки насадки і встановлюють на місце вийнятий окуляр.

Предметний столик 62 центрують за допомогою знімних центрировочннх ключів 102 (див. мал. 4), що вставляють у гвинти з квадратними голівками на кронштейні столика. Центрування ведуть так, щоб при обертанні столика зображення досліджуваного об’єкта залишалося точно в поле зору. Операцію починають з установки на столик замість об’єкта скляну пластинку з перекрестием, включають об’єктив F = 23,2; А = 0,17, вставляють у тубус окуляр 10х з перекрестием і, сфокусувавши мікроскоп на перекрестие пластинки, обертанням рукояток 100 і 101 приводять зображення перекрестия пластинки в центр перекрестия окуляра.

Повертаючи столик, зауважують положення найбільшого відхилення зображення перекрестия пластинки від центра перекрестия окуляра. Зупиняють столик і, обертаючи центрировочные ключі, підводять зображення перекрестия пластинки до центра полючи зору на величину, рівну половині відхилення. Після цього, обертаючи рукоятки 100 і 101, сполучають центр зображення перекрестия пластинки з центром перекрестия окуляра. Операції повторюють доти, поки центр зображення перекрестия пластинки не буде зміщатися з центра перекрестия окуляра при повороті столика на 360°. Знімають пластинку зі столика, встановлюють об’єкт і приступають до дослідження. Об’єктиви й окуляри підбирають по таблиці збільшень. Для заміни об’єктива предметний столик варто спочатку підняти до упора, а після установки об’єктива опустити до упора за допомогою рукоятки 103. Кут розкриття апертурної діафрагми встановлюють таким чином, щоб одержати чітке, контрастне зображення без контуру. Це відповідає, приблизно, 3/4 діаметра зіниці, що видний у візуальний тубус при знятому окулярі. Польова діафрагма дозволяє обмежити поле зору і вибрати цікавлячу частину об’єкта для дослідження. Польову діафрагму центрують обертанням гвинта 78.

Косе висвітлення об’єкта досягається зсувом   осі апертурної діафрагми за допомогою гвинта 92.

Для контролю металів по бальних шкалах у комплект мікроскопа входять спеціальні окулярні діафрагми, що обмежують поле зору. Діафрагми вкручуються знизу в корпус окуляра візуального спостереження.

На діафрагмі нанесене позначення збільшення окуляра, якому діафрагма відповідає, і загальне збільшення мікроскопа з даним окуляром. Наприклад, діафрагма 12,5 (1-3-4) призначена для ортоскопических окулярів 12,5х при збільшенні мікроскопа відповідно 100, 300, 400. Розміри полів эору в площині об’єкта відповідно до збільшень зазначені в таблиці.

Робота в поляризованому світлі

Спостереження в поляризованому світлі можна вести тільки у світлому полі, тому настроювання висвітлення і положення апертурної і польової діафрагм залишається колишня.

Для роботи в поляризованому світлі включають у систему поляризатор і аналізатор за допомогою рукоятки 76, Обертанням баранчика 77 домагаються найбільшого ослаблення світла, що повинне наступити при положенні індексу на розподілі “90” чи шкали біля цього розподілу. Не рекомендується працювати в поляризованому світлі з об’єктивом F = 4.3; А = 0,95, тому що в лінзах цього об’єктива виготовлених із флюориту, маються неоднорідності.

Робота в темному світлі

Для спостереження об’єктів у темному полі включають у хід променів обраний об’єктив, вставляють у бінокулярну насадку окуляра, привівши апертурну діафрагму в центральне положення, встановлюють апертурну діафрагму за допомогою рукоятки 91 на розподіл “8” і цілком відкривають польову діафрагму.

Висуваючи рукоятку 75 з корпуса до відмовлення, включають у хід променів кільцеве дзеркало і лінзу великого полючи. Встановлюють об’єкт на предметний столик і фокусируют мікроскоп на об’єкт. Переміщенням колектора уздовж осі домагаються найкращого ефекту темного полючи.

При роботі в темному полі об’єктив F = 4,3; А = 0.95 не застосовується.

Спостереження на екрані і фотографування зображення об’єктів

Для спостереження зображення об’єктів на екрані спочатку набудовують мікроскоп для візуального спостереження і фокусируют на об’єкт. Потім поворотом рукоятки 70 включають дзеркало візуального спостереження, вводять у хід променів телеоб’єктив 24 (див. мал. 1). Обертанням диска 69 уводять фотоокуляр необхідного збільшення і за допомогою рукоятки 96 переключають зображення об’єкта на екран 23, при необхідності обмеження полючи на екран установлюють діафрагму 123 (мал. 3 і 4) діаметром 80 мм. Щоб усунути стороннє світло, що знижує контрастність зображення об’єкта, на екран установлюють захисний кожух 124. У неробочому положенні екран повинний бути закритий кришкою 125.

При переході до фотографування набудовують мікроскоп так само, як для спостереження зображення на екрані. Поворотом рукоятки 96 (див. мал. 3) від себе до упора виключають дзеркало 26 (див. мал. 1) і вводять у хід променів прямокутну призму 26 фототубуса. Встановлюють у гніздо підстави мікроскопа обрану фотокмеру, домагаються різкого зображення об’єкта у візуальному тубусі по перекрестию окуляра 10х чи на екрані і переключають зображення на фотокамеру.

При застосуванні пластинкової фотокамери вставляють у її паз заряджену касету 126 (див. мал. 4)   і проводять фотографування. При необхідності обмеження полючи вкладають у паз пластинкової фо-токамеры діафрагму 127 діаметром 60 мм.

Застосування світлофільтра

При виборі світлофільтра варто враховувати як джерело світла, так і об’єктив, фотопластинки, об’єкт. Світлофільтр, колір якого доповнює колір об’єкта, забезпечує найбільшу констрастность зображення.

При роботі з хроматичними об’єктивами застосовують жовто-зелений світлофільтр, з апохроматическими — жовто-зелений, блакитний, синій і фіолетовий.

Фокусування мікроскопа повинне здійснюватися з тим світлофільтром, з яким буде вироблятися фотографування.

Визначення ціни розподілу шкали окуляра

Для визначення геометричних параметрів чи об’єкта його елементів використовують окуляр 10х у поле зору якого встановлюють шкалу, і визначають ціну розподілу цієї шкали. Для цього на предметний столик кладуть об’єкт-мікрометр 129 (див. мал. 4). Спостерігаючи в окуляр, домагаються переміщення очної лінзи окуляра різкого зображення шкали. Далі домагаються різкого зображення шкали об’єкта-мікрометра. Поворотом окуляра домагаються паралельності штрихів обох шкал. Вибирають у центрі полю чи зору визначене число розподілів шкали об’єкта-мікрометра і підраховують, скільки розподілів шкали окуляра укладається в обраному числі розподілів шкали об’єкта-мікрометра.

Ціну розподілу Z2 окулярні шкали визначають по формулі:

де Z1- ціна розподілу об’єкта-мікрометра, мм;

n1 – число сполучених розподілів об’єкта-мікрометра;

n2 – число сполучених розподілів окулярної шкали.

Для установки шкали в окуляр варто вивернути знизу копуса окуляра оправу колективної лінзи, відвернути кільце у верхній частині оправи, укласти шкалу розподілами нагору у виточення оправи, вивернути гайку й угвинтити оправу колективної лінзи в корпус окуляра.

Правила роботи з металографічним мікроскопом

Металографічний мікроскоп – точний, складний і дорогий оптичний прилад, що вимагає дбайливого звертання і збереження. Мікроскоп варто зберігати в сухому, чистому і темному приміщенні.

Особлива увага варто звертати на чистоту оптичних деталей. Не можна доторкатися руками до поверхонь оптичних деталей, але якщо це случилося, негайно змити сліди рук сумішшю, складеної з 90 % чистого бензину і 10 % спирту-ректифікату. Для чищення оптичиских деталей використовують ватяні тампони, обгорнені на дерев’яні палички (сірника). Тампон опускають у суміш, стряхивают надлишки суміші й обережно (без натиску) видаляють сліди чи рук бруду з поверхні кільцевими рухами темпона, рухаючи від центра деталі до периферії. Вату змінюють кілька разів.

Пил із прояснених поверхонь лінз видаляють тільки, чистим м’яким чи пензликом за допомогою гумової груші.

Література

1. Панченко Е.В., Скаков С.А., и др. Лаборатория металлографии, М., “Металлургия”, 1965 с. 115-155.

2. Р. Смолменен, К.Ашби. Современная металлография, М., “Атомиздат”, 1970 с. 9-27.

3. Микроскопы металлографические рабочие ММР-2 и ММР-2Р. Твхническое описание и инструкция по эксплуатации, ЛОМО им. Ленина, 1977.

Написати коментар:

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *