不是一般显微镜的高温显微镜

引言

       高温显微镜（Heating Microscope，简写HM），不是一般的显微镜，本质是一台光学非接触式的高速高清相机。

       HM通过程序控温或瞬态升温，能够实现与工业炉窑内相同的温度梯度和工艺过程，利用高精度的CCD相机，对一定尺寸的试样拍照后进行形貌变化规律的观察分析，可以定量分析样品在加热过程中的尺寸变化，从而确定材料的关键性特征温度。

图1是某500强美资公司2020年6月安装的ODP867（HM867的升级型号）照片。

图1 高温显微镜HM867

原理示意

 图2  螺纹的对光

       光路准直后并对光聚焦后，模具压制的样品，即可放于样品台上。可以同时多样品，图2演示了对光所用的螺纹样，以及2样品的演示测试，见图3。

图3 双样品的成像

图形分析

       设置升温速率等温度控制参数后运行，CCD相机记录下样品的外形照片。在分析软件中，根据设定的识别模式，Misura^® 4分析软件可以直观而方便的定义各种分析方法，可以实时自动计算并可视化各种不同的特征温度和自定义的参数，也可以手动计算。形状的识别可以依据各种国际标准、Misura^®自带标准、或者用户自定义的参数（见图4）。软件可以导出单帧或多帧图像，个性化PDF报告输出，并输出可用于PPT或视频报告的视频格式图像。

图4 样品的各种特征温度识别

结果讨论

       样品高度随着温度变化的曲线，可以与图像一起进行分析；不同样品的曲线，可以对比进行比较。图5是两种不同的釉料在50℃/min的升温速率下的尺寸变化曲线比较图。

       黑色曲线是玻璃质釉料。当温度升高时，样品具有玻璃的典型特征温度点（烧结，软化，球化，半球和融化）。红色曲线是晶体釉料。在950℃~ 1250℃之间，曲线上出现一个平台，意味着随温度变化样品高度不变化，这时材料内部出现结晶化过程。这种釉料的熔化出现典型的结晶态而不是玻璃态的行为。

图5 两种釉料的比较

总结

       高温显微镜HM具有程序控温和Flash瞬态升温特性，可以模拟炉窑中的实际工况，利用高像素CCD相机，测定玻璃，釉料，搪瓷，灰分，模压粉末，钎焊合金等在工业过程中的尺寸变化曲线，表征如烧结点，软化点，球化，半球化和熔点等特征温度，为优化热处理工艺提供强有力的工具。