I. Nguyên tắc quang học
Kính hiển vi kim loại tích cực cho phép quan sát cấu trúc vi mô của vật liệu kim loại thông qua hệ thống phóng đại và hình ảnh quang học, với các nguyên tắc cốt lõi như sau:
Phóng to quang học
Sử dụng mục tiêu tiêu cự ngắn kết hợp với thị kính tiêu cự dài để đạt được độ phóng đại hai giai đoạn. Vật thể nằm gần tiêu điểm trước kính vật lý, qua kính vật lý hình thành hình ảnh thực được phóng đại ngược, hình ảnh này lại được phóng đại lần thứ hai qua kính thị giác thành hình ảnh giả, cuối cùng hiện ra ở khoảng cách nhìn rõ của người quan sát.
Đường dẫn hình ảnh
Ánh sáng phát ra từ nguồn sáng chiếu thẳng đứng lên bề mặt mẫu sau khi tập trung qua gương tập trung và mẫu truyền ánh sáng đến vật kính bằng phản xạ hoặc tán xạ. Vật kính thu thập ánh sáng và hình ảnh, và một hình ảnh có thể nhìn thấy được hình thành khi thị kính được phóng to hơn nữa. Do sự khác biệt về cấu trúc vi mô bề mặt của mẫu, cường độ ánh sáng phản xạ khác nhau, tạo thành sự tương phản sáng và tối, làm nổi bật các đặc điểm của hạt, ranh giới pha và các đặc điểm khác.
Công nghệ Positive Imaging
Xử lý đảo ngược hình ảnh thông qua nhóm lăng kính để hướng hình ảnh cuối cùng phù hợp với hướng mẫu thực tế, tránh vấn đề đảo ngược hình ảnh của kính hiển vi đảo ngược truyền thống và nâng cao trực quan hoạt động.
II. Chiến lược tối ưu hóa chất lượng hình ảnh
Tối ưu hóa hệ thống chiếu sáng
Chọn phương pháp chiếu sáng phù hợp: ánh sáng truyền qua (mẫu trong suốt), ánh sáng phản chiếu (kim loại đục) hoặc ánh sáng phân cực (tăng cường độ tương phản cấu trúc bên trong) được lựa chọn theo đặc điểm mẫu.
Điều chỉnh tham số nguồn sáng: Hiệu chỉnh tính đồng nhất của nguồn sáng bằng chiếu sáng Koehler, sử dụng các cổng độ khẩu độ để điều khiển góc sáng tới, tối ưu hóa độ tương phản và độ phân giải hình ảnh. Ví dụ, ánh sáng trường tối làm nổi bật các đường viền hạt và ánh sáng trường sáng phù hợp để quan sát chi tiết.
Ống kính và điều chỉnh thông số
Giữ ống kính sạch sẽ: Sử dụng chất tẩy rửa chuyên nghiệp hoặc vải mềm để lau thường xuyên vật kính và thị kính, tránh bụi bẩn hoặc vết bẩn làm giảm độ rõ nét của hình ảnh.
Chọn vật kính có độ phóng đại cao: vật liệu tinh thể tốt (như thép cán nguội) cần chọn vật kính 50 × hoặc 100 × để phù hợp với tầm nhìn và độ phân giải; Vật liệu tinh thể thô như gang có sẵn với mục tiêu 10 × hoặc 20 × vật kính.
Tinh chỉnh độ dài tiêu cự: Điều chỉnh độ dày thấp đến hình ảnh rõ ràng trước khi chuyển đổi độ tinh chỉnh mục tiêu cao để ngăn chặn việc nghiền nát mẫu.
Quá trình chuẩn bị mẫu và ăn mòn
Đánh bóng tốt: Sau khi đánh bóng từng giai đoạn đến giấy nhám 1200 #, đánh bóng cơ học bằng cách sử dụng dán đánh bóng kim cương 0,5 μm, hoặc đánh bóng điện phân (vật liệu cứng và giòn), loại bỏ các vết trầy xước và mô giả.
Ăn mòn chính xác: Các chất ăn mòn được lựa chọn theo loại kim loại (chẳng hạn như thép carbon ăn mòn dung dịch cồn nitrat 4%), thời gian ăn mòn được xác định bằng thử nghiệm trước (thường là 5-30 giây), ranh giới pha và ranh giới pha được hiển thị rõ ràng. Sau khi ăn mòn cần rửa sạch bằng cồn và sấy khô ngay lập tức, ngăn ngừa ăn mòn quá mức.
Thu thập và phân tích hình ảnh
Sử dụng máy ảnh độ phân giải cao: Được trang bị máy ảnh điểm ảnh cao và cảm biến dải động lớn, nâng cao khả năng chụp chi tiết hình ảnh.
Phần mềm xử lý hậu kỳ: Tối ưu hóa chất lượng hình ảnh bằng cách tăng cường hình ảnh, lọc và chuyển đổi thang màu xám, sử dụng phần mềm như ImageJ cho xếp hạng hạt (như tiêu chuẩn ASTME112) hoặc phân tích định lượng thành phần pha.