金相显微镜的照明系统介绍

照明系统一般包括光源、照明器、光栏、滤色片等。金相显微镜中的照明法，对观察、照相、测定结果质量是重要的影响因素。正确的照明法不能降低亮度和分辨率，进行照明时不能有光斑和不均匀。

金相显微镜的照明系统应满足下列基本要求：

首先，光源要有足够的照明亮度，以保证金相试样上被观察的整个视场范围内得到足够强的、均匀的照明；

其次，应有可调节的孔径光栏，一来可控制试样上物点进入物镜成像，二来可调节光束孔径角的大小，以适应不同物镜数值孔径的要求，充分发挥物镜的分辨能力；

再次，应有可调节的视场光栏，可控制试样表面被照明区域的大小，以适应不同目镜、物镜组合时有不同的显微视场的要求，并同时拦截系统中有害的杂散光。

（1）光源 对光源的要求是强度要高，亮度要均匀、稳定，发热程度不宜过高，在光源周围要有吸热、散热装置；光源位置（上、下、前、后、左、右）和光的强度可调节。

A．光源的种类目前金相显微镜中应用最多的是白炽灯和氙灯，此外还有碳弧灯、卤素灯、水银灯、单色灯等。

a. 白炽灯灯丝由钨丝组成，故又称钨丝灯。电压较低（6~12V），功率多为15~30W，钨丝灯的功率较高，常在100W以上。使用低压钨丝灯时，必须配备变压器，以便220V电压降到6~12V工作电压，低压钨丝灯适用于各种台式、立体显微镜的观察和摄影。大型金相显微镜亦备有钨丝灯作观察之用。但低压钨丝灯泡已逐渐为碘钨灯所取代，因为普通低压钨丝灯泡钨丝在使用时会挥发使灯泡变黑，照明度降低，寿命不长。如果在钨丝中加入少量的碘，就可以避免上述缺点。

b. 碳弧灯 由两根碳精棒通电产生的碳弧光，亮度极高，适用于照相，以及暗场、偏光金相观察。但电弧的直接辐射曝光，可能造成眼睛严重的紫外线灼伤。由于有触电的危险，更换电极必须小心谨慎。

c. 氙灯 超高压氙灯是强电流的弧光放电灯，比碳弧灯稳定和均匀。具有从紫外线到红外线的连续光谱；可见光区近似白光；具有亮度大、发光效率高及发光面积小的优点；被广泛地用作显微镜的照明光源。氙灯管内充有高压气体，一般电压低不能使其起弧，它靠“触发器”使瞬间加在灯管两端的电压达49kV的脉冲电压引起灯管起弧发光。灯管一旦发生点燃，触发器就停止工作，保证氙灯在正常电压18V、额定电流8A下工作。使用氙弧灯必须注意安全，尽可能减少起动次数，即使在15分钟之内不用也不要关灯，以便提高寿命，起动间隔时间应为15分钟。氙灯功率在50W~500W的范围，由于其亮度大，适用于暗场、偏光、相衬观察及显微摄影。

d. 石英碘灯这是对白炽灯的改进，具有高色温、高强度以及寿命长的特征。可通过改变电流来控制光的强度。

e. 锆弧灯 具有高强度和输出非常稳定的极好光源。其光谱适宜于进行彩色显影微照相。

f. 汞蒸气灯具有线型光谱的中高强度的光。其中最显著的光是波长为546nm的强绿色光，易得到单色辐射。

C.照明器 ：金相显微镜的光源一般置于镜体侧面，与主光轴成直角相交。因此，需要一个垂直照明器，使光路垂直换向。照明器的种类有平面玻璃、全反射棱镜、暗场用环形反射镜，分别置于图1-12~图1-14所标的位置上。由于观察目的不同，金相显微镜采光方式也不一样，可分为明场和暗场照明两种。

（2）光栏 ：在金相显微镜的光路系统中，一般装有两个光栏，靠近光源的称孔径光栏；另一个称视场光栏。光栏的作用是改善映象质量，控制通过系统的光通过量和拦截系统中有害的杂散光等。

A．孔径光栏调节入射光束的粗细。缩小孔径光阑可减小球差和轴外像差，使映像清晰；但会使物镜的分辨能力降低。理论上合适的孔径光阑大小应以光束刚刚充满物镜后透镜为准。实际观察时无法检查后透镜光线充满的情况，按经验可取下目镜直接观察筒内灯丝映像面积占整个筒面积的1/2~3/4时为适宜的孔径光阑。

B．视场光栏视场光栏在孔径光栏后，其所在位置为经光学系统后成像于金相磨面上。因此，调节视场光栏可改变视域的大小，而不影响物镜的分辨率。缩小视场光栏可减少镜筒内的反射光和眩光，提高映像衬度。观察时宜将视场光栏调节到与目镜内视域同样大小。有时为了集中观察试样上某一细微组织，会将视场光栏缩小到刚好能包围这一部分以提高观察效果。摄影时则以调节到画面尺寸为限。

（3）滤色片 ：滤色片的作用是允许白色光波中一定波长的光通过，吸收其它波长的光。滤色片是金相摄影时一种重要的辅助工具，用以得到优良的金相照片。使用滤色片的主要目的是：

A．增加映像衬度，或提高某些彩色组织细微部分在黑白摄影时的分辨率如经染色的金相试样在显微镜下可观察到鲜明的彩色映像。但采用黑白片摄影时，往往因其明暗差别小而得不到理想的衬度，此时需借助滤色片来改进衬度。

一般金相显微镜常带有黄、蓝、绿、灰等滤色片。它们的作用是：黄色滤色片改善像质，人眼对其较灵敏。蓝色滤色片因蓝光的波长较短，可以提高分辨率。绿色滤色片改善像质，使观察舒适。中性滤色片减弱光强，得到合适的亮度。

B．校正残余像差由于消色差物镜的像差校正仅在黄绿波段较完善，故使用时应配用黄绿色滤色片；而其它色彩的滤色片均显著暴露消色差物镜的缺点，降低映像质量。复消色差物镜对各波区像差的校正均极佳，故可不用滤色片，或根据衬度需要选择。

C．得到较短波长的单色光以提高分辨率光源的波长愈短，物镜的分辨率愈高。如采用λ=440nm的蓝光，将比用λ=550nm的黄绿光具有更高的分辨率。

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