光學金相顯(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)改(gai)進主要有(you)以(yi)下幾(ji)點:
普(pu)遍采(cai)用無限(xian)遠光學系(xi)統(tong)
物(wu)鏡按(an)照無限(xian)遠象(xiang)距(ju)進行(xing)設計(ji)而不是象常(chang)規(gui)物(wu)鏡那(na)樣(yang)按照(zhao)有限(xian)象距進行(xing)設計(ji)，這(zhe)種光學系(xi)統(tong)稱為無限(xian)遠色(se)差和象差校正的(de)光學系(xi)統(tong)或(huo)簡(jian)稱無限(xian)遠光學系(xi)統(tong).使用這(zhe)種光學系(xi)統(tong)時(shi)，當(dang)入射(she)光從(cong)試(shi)樣(yang)表面(mian)反(fan)射(she)再(zai)次進入物(wu)鏡後(hou)，並不收斂(lian)而是保持為(wei)平(ping)行(xing)光束(shu)，直到(dao)通過(guo)鏡筒透(tou)鏡(jing)後才(cai)收斂(lian)並(bing)形(xing)成(cheng)中(zhong)間象，即壹(yi)次放大(da)實象(xiang)，然(ran)後(hou)才(cai)供(gong)目鏡(jing)再(zai)次放大(da).無限(xian)遠光學系(xi)統(tong)的(de)優(you)點是顯(xian)微(wei)鏡(jing)中(zhong)的(de)各(ge)種光學附(fu)件(jian)(如暗(an)視場(chang)光束(shu)分(fen)離(li)器(qi)、偏(pian)振光分(fen)離(li)器(qi)、用於(yu)微差幹涉(she)襯(chen)度(du))的(de)棱鏡(jing)、檢(jian)偏(pian)振鏡(jing)，以(yi)及其它(ta)附(fu)加濾(lv)色(se)鏡(jing)等)都可(ke)以(yi)放置在(zai)物(wu)鏡凸緣(yuan)與(yu)鏡簡(jian)透鏡之(zhi)間平行(xing)光束(shu)的(de)空間，由(you)於(yu)成(cheng)象(xiang)光束(shu)沒(mei)有(you)受(shou)到(dao)上(shang)述(shu)光學附(fu)件(jian)的(de)幹擾，物(wu)象的(de)質(zhi)量(liang)不(bu)會受(shou)到(dao)損(sun)害，從(cong)而簡(jian)化了(le)物(wu)鏡設計(ji)中(zhong)色(se)差和象差的(de)校正.此(ci)外，在(zai)無限(xian)遠光學系(xi)統(tong)中(zhong)，鏡筒長(chang)度(du)系(xi)數(shu)保持為(wei)壹(yi)，無論(lun)物(wu)鏡與(yu)目鏡(jing)之(zhi)間的(de)距(ju)離(li)有多(duo)遠，也不需(xu)要壹(yi)個固定的(de)中(zhong)轉(zhuan)透(tou)鏡(jing)系(xi)統(tong)。德(de)國、日(ri)本的(de)公(gong)司生產(chan)的(de)金(jin)相顯(xian)微(wei)鏡(jing)均(jun)已先(xian)後采(cai)用無限(xian)遠光學系(xi)統(tong)設計(ji).
光學金相顯(xian)微(wei)鏡(jing)同(tong)焦面(mian)性設計(ji)
在(zai)新(xin)型顯(xian)微(wei)鏡(jing)中(zhong)，更換物(wu)鏡及目鏡(jing)後(hou)不須(xu)重新(xin)調焦(jiao)，壹(yi)般(ban)只需(xu)略(lve)微(wei)調(tiao)節微(wei)調(tiao)旋鈕(niu)，就可以(yi)使物(wu)象準確聚焦.為此(ci)，物(wu)鏡和(he)目鏡(jing)的(de)光學機械尺(chi)寸應(ying)滿足(zu)同(tong)焦(jiao)面(mian)性的(de)要求(qiu)，即:①所(suo)有物(wu)鏡的(de)共(gong)軛(e)距離(li)(即從(cong)試(shi)樣(yang)表面(mian)到物(wu)鏡初(chu)次放大(da)實象(xiang)象(xiang)面(mian)之(zhi)間的(de)距(ju)離(li))相等:②所(suo)有物(wu)鏡初(chu)次放大(da)實象(xiang)到(dao)目鏡(jing)鏡(jing)筒口的(de)距(ju)離(li)不變(bian);③所(suo)有目鏡(jing)的(de)焦(jiao)面(mian)與物(wu)鏡初(chu)次放大(da)實象(xiang)的(de)象(xiang)面(mian)重合(he).同(tong)焦面(mian)性並(bing)不是物(wu)鏡或(huo)目鏡(jing)的(de)壹(yi)個(ge)固(gu)有特(te)性，而是在(zai)新(xin)型顯(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)設計(ji)中(zhong)為了(le)便於(yu)使用者(zhe)的(de)操(cao)作(zuo)而采(cai)取(qu)的(de)壹(yi)種措施.
對(dui)顯(xian)微(wei)鏡(jing)有(you)效放大(da)倍數的(de)再(zai)認(ren)識
顯(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)有(you)效(xiao)放大(da)倍數(M)與(yu)物(wu)鏡數(shu)值孔徑(NA)的(de)關系(xi)可(ke)以(yi)表示為:550NA<M<1100NA>;，長(chang)期以(yi)來，顯(xian)微(wei)鏡(jing)使用者(zhe)壹直(zhi)遵(zun)循(xun)這壹關系(xi)式(shi).但是，VanderVoort在(zai)其所(suo)著(zhu)《金(jin)相學--原理與(yu)實踐(jian)》壹(yi)書(shu)中指出(chu)，上(shang)式(shi)是在(zai)用理想(xiang)的(de)眼(yan)睛(jing)觀察(cha)具有(you)理想(xiang)反(fan)差物(wu)象的(de)條(tiao)件(jian)下推(tui)導(dao)出(chu)的(de)，因(yin)此(ci)不要當(dang)做教(jiao)條(tiao)來(lai)遵循.實際(ji)上(shang)，分(fen)辨(bian)率不(bu)僅與(yu)物(wu)鏡的(de)分(fen)辨(bian)率有(you)關，而且(qie)還與(yu)物(wu)象的(de)反(fan)差有關.此(ci)外，照(zhao)明條(tiao)件(jian)、放大(da)倍數、物(wu)鏡質(zhi)量，以(yi)及觀察(cha)條(tiao)件(jian)都會影響物(wu)象的(de)反(fan)差,因而也會影響分(fen)辨(bian)率.他(ta)指出(chu)，為(wei)了(le)獲得(de)高(gao)分(fen)辨(bian)率，低(di)有效(xiao)放大(da)倍數應(ying)當(dang)是好(hao)條(tiao)件(jian)下的(de)4倍左右(you)，即M≈2200NA;同(tong)時(shi)，使用4000×或(huo)更高(gao)放大(da)倍數的(de)顯(xian)微(wei)照(zhao)片(pian)也是*合理的(de).
平(ping)場(chang)消色(se)差物(wu)鏡
現今新(xin)型顯(xian)微(wei)鏡(jing)已經(jing)普遍使用平(ping)場(chang)消色(se)差物(wu)鏡，甚(shen)至(zhi)還(hai)可(ke)以(yi)配置更高級的(de)平(ping)場(chang)復(fu)消色(se)差物(wu)鏡.老(lao)式物(wu)鏡初(chu)次放大(da)實象(xiang)的(de)直(zhi)徑(jing)只有18mm~20mm，而平場(chang)消色(se)差物(wu)鏡則(ze)規(gui)定高度(du)校正的(de)初(chu)次(ci)放大(da)平(ping)面(mian)象的(de)直(zhi)徑(jing)為(wei)28mm，即象(xiang)場(chang)面(mian)積增(zeng)大(da)了(le)壹倍，並使象(xiang)場(chang)彎曲(qu)得(de)到(dao)了(le)很好(hao)的(de)校正.
高(gao)倍幹物(wu)鏡
為(wei)了(le)便於(yu)觀察(cha)高倍顯(xian)微(wei)組織(zhi)，現今顯(xian)微(wei)鏡(jing)壹(yi)般(ban)均(jun)備(bei)有(you)高(gao)倍幹物(wu)鏡.例(li)如nikon公(gong)司生產(chan)的(de)EPIPHOT300型(xing)金(jin)相顯(xian)微(wei)鏡(jing)(圖1)配置有放大(da)100×、150×、200×的(de)CFPlanApoEPI型(xing)幹物(wu)鏡，其(qi)NA值均為0.95.盡管幹物(wu)鏡的(de)分(fen)辨(bian)率明顯(xian)低(di)於(yu)油浸物(wu)鏡(100×油(you)浸物(wu)鏡的(de)NA值壹般(ban)可(ke)達(da)1.40)，但由(you)於(yu)簡(jian)化了(le)操作(zuo)並使試(shi)樣(yang)免於(yu)被油(you)汙(wu)染(ran)，已獲(huo)得(de)更(geng)為廣(guang)泛(fan)的(de)使用。
廣(guang)視場(chang)目鏡(jing)
廣(guang)視場(chang)目鏡(jing)的(de)結(jie)構特(te)點是場(chang)光闌顯(xian)著(zhu)增(zeng)大(da)，壹般(ban)為(wei)22mm~26.5mm(老(lao)式(shi)目鏡(jing)的(de)場(chang)光闌直(zhi)徑(jing)只有16mm)，充分(fen)利用了(le)平場(chang)物(wu)鏡擴大了(le)的(de)象(xiang)場(chang)面(mian)積.
此(ci)外，有(you)的(de)顯(xian)微(wei)鏡(jing)還(hai)配置有高眼(yan)點目鏡(jing)，使眼(yan)睛(jing)有缺陷(如散(san)光)的(de)人(ren)可(ke)以(yi)戴著(zhe)眼(yan)鏡(jing)進行(xing)觀察(cha)，物(wu)象的(de)質(zhi)量(liang)可(ke)以(yi)免受(shou)眼(yan)睛(jing)缺陷的(de)影(ying)響.由(you)於(yu)平場(chang)消色(se)差物(wu)鏡和(he)廣(guang)視場(chang)目鏡(jing)的(de)推(tui)廣(guang)使用，使顯(xian)微(wei)組織(zhi)觀(guan)察(cha)的(de)視域(yu)擴大了(le)許多(duo)，這也相應提高(gao)了(le)對(dui)顯(xian)微(wei)鏡(jing)載(zai)物(wu)臺加(jia)工(gong)精(jing)度(du)和(he)試(shi)樣(yang)制備質(zhi)量的(de)要求(qiu).
長(chang)工(gong)作(zuo)距離(li)物(wu)鏡
有(you)些(xie)顯(xian)微(wei)鏡(jing)生(sheng)產廠商還(hai)推(tui)出(chu)壹(yi)些(xie)工作(zuo)距離(li)較長(chang)的(de)物(wu)鏡，這(zhe)是為了(le)適應(ying)生產(chan)檢(jian)驗(yan)或(huo)特(te)殊(shu)需(xu)要(例(li)如高(gao)溫臺)而設計(ji)的(de).通常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)，物(wu)鏡的(de)放大(da)倍數越(yue)高，工(gong)作距離(li)(即物(wu)象聚焦時(shi)，物(wu)鏡接物(wu)透鏡(jing)與試(shi)樣(yang)之(zhi)間的(de)距(ju)離(li))越(yue)短(duan)，為(wei)了(le)避(bi)免物(wu)鏡因(yin)工作中不慎觸(chu)及試(shi)樣(yang)或受(shou)熱而損(sun)壞(huai)，於(yu)是就設計(ji)了(le)這種特(te)殊(shu)物(wu)鏡.例(li)如nikonEPIPHOT300型(xing)金相顯(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)物(wu)鏡系(xi)列(lie)中就有50×和100×兩(liang)個(ge)工(gong)作距(ju)離(li)分(fen)別為8.7mm和(he)2.0mm的(de)長(chang)工(gong)作(zuo)距離(li)物(wu)鏡，其(qi)NA值分(fen)別為0.55和(he)0.8;又(you)如olympusGX系(xi)列(lie)顯(xian)微(wei)鏡(jing)也可配50×和(he)100×工(gong)作(zuo)距離(li)分(fen)別為10.6mm和(he)3.4mm的(de)長(chang)工(gong)作(zuo)距離(li)物(wu)鏡,其(qi)NA值分(fen)別為0.55和(he)0.8，而50×和100×普通物(wu)鏡的(de)工(gong)作(zuo)距(ju)離(li)則(ze)分(fen)別只有0.54mm和(he)0.3mm，但是其NA值則(ze)分(fen)別為0.8和(he)0.95.可以(yi)看出(chu)，長(chang)工(gong)作(zuo)距離(li)物(wu)鏡的(de)數(shu)值孔徑即分(fen)辨(bian)率有(you)所下(xia)降，不過成(cheng)像(xiang)質(zhi)量(liang)仍(reng)然(ran)不(bu)錯.
多功(gong)能緊湊設計(ji)
在(zai)人們(men)的(de)印(yin)象(xiang)中，只有大(da)型(xing)臥式顯(xian)微(wei)鏡(jing)才(cai)是功(gong)能齊(qi)全(quan)的(de)高(gao)級設備.但是，現今生(sheng)產(chan)的(de)顯(xian)微(wei)鏡(jing)(包括(kuo)高級研(yan)究型(xing))基(ji)本上(shang)都采(cai)用緊湊的(de)臺式(shi)設計(ji)並(bing)使用*平(ping)場(chang)消色(se)差物(wu)鏡或(huo)平場(chang)復(fu)消色(se)差物(wu)鏡以(yi)及廣(guang)視場(chang)目鏡(jing).有(you)的(de)顯(xian)微(wei)鏡(jing)還(hai)配有(you)電動控制的(de)物(wu)鏡回(hui)轉(zhuan)頭(tou)，只需(xu)按(an)下(xia)按(an)鈕(niu)，所需(xu)的(de)物(wu)鏡就(jiu)會自動旋入光程，孔徑光闌和(he)視場(chang)光闌的(de)大(da)小(xiao)也能隨(sui)著物(wu)鏡的(de)更(geng)換自(zi)動進行(xing)調整.照明方式(shi)則(ze)有(you)明視場(chang)、暗(an)視場(chang)、偏(pian)振光、微差幹涉(she)襯(chen)度(du)(DIC)等四(si)種較常(chang)用的(de)照(zhao)明方式(shi)，而且(qie)照明方式(shi)的(de)變(bian)換也極為(wei)簡(jian)便.此(ci)外，觀(guan)察(cha)到的(de)物(wu)象也是正置而不是反(fan)置，使物(wu)象的(de)移動方向(xiang)與載(zai)物(wu)臺的(de)移動方向(xiang)*，大大(da)便利了(le)操作(zuo).圖1所示的(de)臺式(shi)顯(xian)微(wei)鏡(jing)具有(you)低(di)載物(wu)臺設計(ji)，載(zai)物(wu)臺的(de)萬向節操(cao)縱(zong)手(shou)柄(bing)使載(zai)物(wu)臺能非(fei)常(chang)方(fang)便地(di)沿(yan)x軸(zhou)和y軸(zhou)方向來回移動.當(dang)照明方式(shi)在(zai)明視場(chang)與暗(an)視場(chang)之(zhi)間變換時(shi)，孔徑光闌的(de)調(tiao)整由(you)內置的(de)連動裝置自動完成(cheng).有(you)40種以(yi)上(shang)放大(da)倍數從(cong)1.5×到200×的(de)物(wu)鏡可(ke)供(gong)選用，無限(xian)遠光學系(xi)統(tong)的(de)每(mei)壹(yi)個(ge)光學元件(jian)都單(dan)獨(du)地(di)進行(xing)了(le)色(se)差校正，從(cong)而保證(zheng)獲(huo)得(de)清(qing)晰的(de)物(wu)象.各(ge)種測量標(biao)尺(chi)均(jun)放置在(zai)初次(ci)放大(da)實象(xiang)位(wei)置，因此(ci)，始(shi)終(zhong)保持聚焦，不受(shou)試(shi)樣(yang)表面(mian)形貌(mao)的(de)影(ying)響.2.5×連續(xu)變倍裝置(從(cong)0.8×到2.0×，物(wu)象始(shi)終(zhong)保持清(qing)晰)可用於(yu)觀察(cha)和顯(xian)微(wei)照(zhao)相，當(dang)旋鈕(niu)調到1.0×，1.25×，1.5×處(chu)時(shi)，還(hai)可(ke)以(yi)聽到(dao)喀(ka)噠停頓(dun)聲.圖2所示的(de)顯(xian)微(wei)鏡(jing)是壹種*研(yan)究型(xing)顯(xian)微(wei)鏡(jing)，1×~2×連續(xu)變倍裝置不僅可用於(yu)觀察(cha)，而且(qie)可用於(yu)所有的(de)接口.圖3為Carlzeiss公(gong)司生產(chan)的(de)Axiovert40MAT型(xing)倒置式金相顯(xian)微(wei)鏡(jing)，適(shi)用於(yu)繁忙(mang)的(de)材料實驗(yan)室(shi)的(de)質(zhi)量(liang)檢(jian)驗(yan)、材料分(fen)析、金屬(shu)加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)分(fen)析、材料研(yan)制等項(xiang)工作，以(yi)及玻璃(li)和(he)塑(su)料工業(ye)、研(yan)究機構(gou)和(he)學校教(jiao)學使用.該顯(xian)微(wei)鏡(jing)堅(jian)固的(de)載(zai)物(wu)臺可(ke)以(yi)放置比較重的(de)大(da)零(ling)件(jian)，並備(bei)有(you)長(chang)工(gong)作(zuo)距離(li)物(wu)鏡. Carlzeiss公(gong)司生產(chan)的(de)Axiovert200MAT型(xing)倒置式金相顯(xian)微(wei)鏡(jing)，這(zhe)是壹種專業(ye)型產(chan)品,顯(xian)微(wei)鏡(jing)鏡(jing)體可以(yi)在(zai)手(shou)工(gong)操(cao)作和(he)電動機驅(qu)動兩類(lei)中挑(tiao)選.如果(guo)選用後(hou)者，則(ze)物(wu)鏡的(de)更(geng)換和(he)調焦、載物(wu)臺移動等操(cao)作均可(ke)通過(guo)相應的(de)按(an)鈕(niu)迅(xun)速完(wan)成(cheng).根(gen)據(ju)無限(xian)遠光學系(xi)統(tong)設計(ji)的(de)物(wu)鏡可(ke)使物(wu)象具有(you)優(you)異(yi)的(de)反(fan)差;具有(you)高(gao)數值孔徑的(de)長(chang)工(gong)作(zuo)距離(li)物(wu)鏡，既便於(yu)操作，又(you)能獲(huo)得(de)高(gao)分(fen)辨(bian)率組織(zhi).該顯(xian)微(wei)鏡(jing)還(hai)利用新(xin)研(yan)制的(de)"全(quan)幹涉(she)襯(chen)度(du)"(TIC)光學方法(fa)測量顯(xian)微(wei)組織(zhi)中(zhong)的(de)階(jie)狀高度(du)，其(qi)精(jing)度(du)可(ke)達(da)20nm;還有將圓(yuan)偏(pian)振光代替(ti)傳統(tong)的(de)線(xian)偏(pian)振光用於(yu)DIC，即"圓(yuan)DIC"(C-DIC)技(ji)術，使原來只能在(zai)壹定取(qu)向(xiang)才(cai)能看到的(de)組織(zhi)變(bian)為(wei)可(ke)以(yi)看到其(qi)全(quan)貌(mao)而與取(qu)向(xiang)無關並(bing)與(yu)載物(wu)臺的(de)轉(zhuan)動位置無關. 顯(xian)微(wei)照(zhao)相和圖象分(fen)析走進了(le)數字化時(shi)代(dai) 顯(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)內(nei)置照相裝置或外置照相附(fu)件(jian)既可以(yi)使用35mm膠(jiao)卷，也可以(yi)使用大(da)尺(chi)寸膠(jiao)片(pian)或壹次成(cheng)象(xiang)感(gan)光器(qi)材，不過(guo)35mm膠(jiao)卷更(geng)為經(jing)濟和便(bian)捷，從(cong)而獲得(de)更(geng)加廣(guang)泛(fan)的(de)使用，數(shu)字成(cheng)象(xiang)系(xi)統(tong)也逐漸(jian)用於(yu)顯(xian)微(wei)照(zhao)相，它可(ke)以(yi)很容易(yi)地(di)將(jiang)數(shu)字化的(de)圖象儲存(cun)在(zai)計(ji)算(suan)機內(nei)，也可以(yi)隨時(shi)將(jiang)其(qi)打(da)印(yin)成(cheng)照(zhao)片(pian)或通過(guo)電子(zi)郵(you)件(jian)傳遞，免(mian)除了(le)暗(an)室(shi)操(cao)作(zuo). 有(you)了(le)圖象分(fen)析軟(ruan)件(jian)，還可(ke)以(yi)將數(shu)字化圖象經過圖象處(chu)理後(hou)，按(an)照國家(jia)標(biao)準進行(xing)定量分(fen)析，如晶(jing)粒度(du)測定、鍍(du)層或(huo)塗(tu)層厚(hou)度(du)測定、孔隙度(du)測定等.隨(sui)著計(ji)算(suan)機技(ji)術的(de)進步和(he)軟(ruan)件(jian)的(de)完(wan)善(shan)，圖象分(fen)析也會越(yue)來越(yue)方便(bian)、迅速、精(jing)確.利(li)用圖象處(chu)理軟(ruan)件(jian)，還可(ke)以(yi)將多(duo)個相鄰視場(chang)的(de)數(shu)字化圖象拼接成(cheng)壹(yi)整幅(fu)視場(chang)寬廣(guang)的(de)清(qing)晰圖象，而且(qie)幾乎(hu)看不出(chu)接縫的(de)痕跡，對(dui)於(yu)壹個高水平的(de)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)，這(zhe)壹操(cao)作可以(yi)在(zai)數秒鐘(zhong)內(nei)完(wan)成(cheng). 但是，隨著(zhe)數字化圖象應用的(de)迅(xun)速普(pu)及，也帶來(lai)壹(yi)個(ge)令(ling)人(ren)憂慮的(de)問(wen)題(ti)，這(zhe)就是顯(xian)微(wei)組織(zhi)照(zhao)片(pian)的(de)"作(zuo)假(jia)"問(wen)題(ti).利(li)用圖象處(chu)理軟(ruan)件(jian)對(dui)金相組織(zhi)進行(xing)"修(xiu)理"、甚(shen)至(zhi)"移花接木(mu)"已經(jing)不是壹件(jian)難事(shi)，但是這樣(yang)做卻*違(wei)背(bei)了(le)"金相組織(zhi)應(ying)當(dang)能如實反(fan)映(ying)試(shi)樣(yang)真(zhen)實組織(zhi)"的(de)重(zhong)要原則(ze)，弄(nong)不好(hao)還(hai)可能造(zao)成(cheng)嚴(yan)重的(de)事(shi)故(gu)，這(zhe)壹憂慮應當(dang)不是"聳人(ren)聽聞(wen)".