金相显微镜的发展趋势

　　金相显微镜是获得金属显微组织图像Z重要的工具。金相显微镜由于易于操作、视场较大、价格相对低廉，直到现在仍然是常规检验和研究工作中Z常使用的仪器。

　　1、无限远光学系统

　　金相显微镜物镜按照无限远象距进行设计，而不是象常规物镜那样按照有限象距进行设计，这种光学系统称为无限远色差和象差校正的光学系统或简称无限远光学系统。使用这种光学系统时，当入射光从试样表面反射再次进入物镜后，并不收敛而是保持为平行光束，直到通过镜筒透镜后才收敛并形成中间象，即一次放大实象，然后才供目镜再次放大。

　　无限远光学系统的优点是金相显微镜中的各种光学附件(如暗视场光束分离器、偏振光分离器、用于DIC(微差干涉衬度)的Wollaston棱镜、检偏振镜，以及其它附加滤色镜等)都可以放置在物镜凸缘与镜简透镜之间平行光束的空间，由于成象光束没有受到上述光学附件的干扰，物象的质量不会受到损害，从而简化了物镜设计中色差和象差的校正。

　　此外，金相显微镜无限远光学系统中，镜筒长度系数保持为一，无论物镜与目镜之间的距离有多远，也不需要一个固定的中转透镜系统。

　　2、同焦面性设计

　　在金相显微镜中，更换物镜及目镜后不须重新调焦，一般只需略微调节微调旋钮，就可以使物象准确聚焦。为此，物镜和目镜的光学机械尺寸应满足同焦面性的要求，即：

　　(1)所有物镜的共轭距离(即从试样表面到物镜初次放大实象象面之间的距离)相等。

　　(2)所有物镜初次放大实象到目镜镜筒口的距离不变。

　　(3)所有目镜的焦面与物镜初次放大实象的象面重合。同焦面性并不是物镜或目镜的一个固有特性，而是在金相显微镜的设计中为了便于使用者的操作而采取的一种措施。

　　3、平场消色差物镜

　　现今金相显微镜已经普遍使用平场消色差物镜，甚至还可以配置更高级的平场复消色差物镜。老式物镜初次放大实象的直径只有18mm~20mm，而平场消色差物镜则规定高度校正的初次放大平面象的直径为28mm，即象场面积增大了一倍，并使象场弯曲得到了很好的校正。

　　4、高倍干物镜

　　为了便于观察高倍显微组织，现今金相显微镜一般均备有高倍干物镜。

　　尽管干物镜的分辨率明显低于油浸物镜(100x油浸物镜的NA值一般可达1.40)，但由于简化了操作并使试样免于被油污染，现今已获得更为广泛的使用。

　　5、广视场目镜

　　广视场目镜的结构特点是场光阑显著增大，一般为22mm~26.5mm(老式目镜的场光阑直径只有16mm)，充分利用了平场物镜扩大了的象场面积。

　　此外，有的金相显微镜还配置有高眼点目镜，使眼睛有缺陷(如散光)的人可以戴着眼镜进行观察，物象的质量可以免受眼睛缺陷的影响。由于平场消色差物镜和广视场目镜的推广使用，使显微组织观察的视域扩大了许多，这也相应提高了对金相显微镜载物台加工精度和试样制备质量的要求。

　　6、长工作距离物镜

　　有些金相显微镜生产厂商还推出一些工作距离较长的物镜，这是为了适应生产检验或特殊需要(例如高温台)而设计的。

　　通常情况下，物镜的放大倍数越高，工作距离(即物象聚焦时，物镜接物透镜与试样之间的距离)越短，为了避免物镜因工作中不慎触及试样或受热而损坏，于是就设计了这种特殊物镜。长工作距离物镜的数值孔径即分辨率有所下降，不过成像质量仍然不错。

　　7、多功能紧凑设计

　　在人们的印象中，只有大型卧式金相显微镜才是功能齐全的高级设备。但是，现今生产的金相显微镜基本上都采用紧凑的台式设计并使用先进的平场消色差物镜或平场复消色差物镜以及广视场目镜。有的金相显微镜还配有电动控制的物镜回转头，只需按下按钮，所需的物镜就会自动旋入光程，孔径光阑和视场光阑的大小也能随着物镜的更换自动进行调整。

　　照明方式则有明视场、暗视场、偏振光、微差干涉衬度(DIC)等四种Z常用的照明方式，而且照明方式的变换也极为简便。

　　此外，观察到的物象也是正置而不是反置，使物象的移动方向与载物台的移动方向一致，大大便利了操作。由于能够通过笔直的俯视来获取宏观领域的图像，因此可以根据样本及目的的采取多种观察方法。除反射照明下的微分干涉观察及落射荧光观察、投射照明下的斜射照明观察及简易偏光观察外，还可同时安装透射微分干涉和落射荧光中置以进行观察。

　　另外，使用物镜转换器时它可以通过计算机或显微镜数码相机控制装置的外部通信来控制物镜信息的获取、连续变倍及载物台的电动升降。它的观察方法有反射的同轴照明观察，微分干涉观察，落射荧光观察，环形LED照明观察。透射的明视场观察，微分干涉观察，简易偏光观察，斜射照明观察等。

　　8、显微照相和图象分析走进了数字化时代

　　金相显微镜的内置照相装置或外置照相附件既可以使用35mm胶卷，也可以使用大尺寸胶片或一次成象感光器材，不过35mm胶卷更为经济和便捷，从而获得更加广泛的使用。近年来，数字成象系统也逐渐用于显微照相，它可以很容易地将数字化的图象储存在计算机内，也可以随时将其打印成照片或通过电子邮件传递，免除了暗室操作。

　　有了图象分析软件，金相显微镜还可以将数字化图象经过图象处理后，按照国家标准进行定量分析，如晶粒度测定、镀层或涂层厚度测定、孔隙度测定等。

　　随着计算机技术的进步和软件的完善，图象分析也会越来越方便、迅速、精确。利用图象处理软件，还可以将多个相邻视场的数字化图象拼接成一整幅视场宽广的清晰图象，而且几乎看不出接缝的痕迹，对于一个高水平的操作系统，这一操作可以在数秒钟内完成。