试样的显微镜检查

关于显微镜检查

试样的检查

显微镜检查是通过使用人工放大率来用于试样检验,以增强微小特征的外观。这与肉眼检查相反,肉眼检查涉及使用裸眼检验试样。

光学显微镜检查用于在高达 1,000 倍微观结构的放大率下检验。放大率至多为 500,000 倍的电子显微镜通常用于在研发实验室以及教育机构中的失效分析。

显微镜检查类型

材相测试使用了四种类型的显微镜检查,具体取决于工件的性质以及调查的目标,这些类型的显微镜检查如下所述。

光学显微镜检查
在光学显微镜检查中,使用不同的滤波器来提高对比度,并且基于材料性质增强其具体的特征。这通常可以使用 2.5 倍到 1000 倍范围内的放大率来实现。在材相学中,反射光是最常用的光学显微镜检查类型。也可使用发射的光学显微镜检查,但其主要用于矿物试样。

体视光学显微镜检查
体视显微镜检查是使用从试样表面反射的光,对试样进行低放大率观测的光学显微镜检查。

扫描电子显微镜检查
扫描电子显微镜检查 (SEM) 是电子显微镜检查的一类,可使用聚焦电子束扫描试样表面,从而产生试样的图像。电子与试样中的原子进行交互,产生可以转换成有关试样表面形貌及试样成分的各种信号。

透射电子显微镜检查
透射电子显微镜检查 (TEM) 使用 电子束 投射超薄试样并穿过试样时与其进行交互。产生的信号可以转换成各种类型的信息,其中包括关于各个晶体的类型和定向的信息。

如果进行光学显微镜检查

光学显微镜试样制备

1.试样制备

试样的表面状况将影响光的反射或传播。该效果的可接受水平取决于与检验相关特征的类型和大小。

对于获得所需的表面质量和对比度而言,正确的试样制备至关重要。

光学显微镜光源

2.光源

表面的图像是以光与该表面之间的交互作用为基础的。就粗糙度、颜色或对准等表面特性而言,诸如 LED、卤素灯或水银灯等不同光源,以及诸如同轴、环形光源或者点状光源等不同照明类型将涵盖众多不同的待检验表面。

正确的照明对于调查复杂构形而言相当重要。

3.滤波器

明场 (BF) 对比是最常用的对比技术。只有不同反射率的细节才能将彼此区分。

可以借助暗场 (DF)、微分干涉对比 (DIC) 和偏振光 (POL) 等对比技术来观测与 BF 中所见不同的细节。

光学显微镜检查中的滤波器选择取决于表面的性质以及待调查的特性和细节。
对比技术 暗视野塑料层

暗视野 - 塑料层

暗视野中可看见其原始颜色的不同颜色的塑料层。

显微镜暗视野半透明相

暗视野 - 抛光的质量

相对于 BF,DF 可以更好地区分细微的刮痕、孔洞以及脱落。孔洞或裂缝等不规则处可将光反射到透镜中,而所有良好抛光的区域均是暗的。该技术易于区分孔洞、夹杂物和非常细微的裂缝蔓延以及评估抛光质量。

显微镜暗视野半透明相

暗视野半透明相

半透明相可以由其固有颜色识别,例如,氧化铜夹杂物 (Cu2O),这些夹杂物在明视野中呈灰色,但是在暗视野中可以通过其紫酱红色在铜基质中区分出来。

显微镜极化光

极化光

用于:
- 对比难以蚀刻的光学各向异性金属的结构,例如一些钛以及锡合金、铍或者铀。
- 通过其特有的各向异性效应识别许多金属化合物以及夹渣。
- 区分光学各向异性相与光学各向同性相。
- 在其表明能够通过蚀刻(例如,阳极氧化)呈现光学活性的情况下,检验光学各向同性金属

显微镜微分干涉对比

微分干涉对比

使用 DIC 能够清晰可见,并且,例如,特殊类型的金属间相可以通过参见其形态来进行检测。

显微镜荧光

荧光

试样的非荧光部分保持黑暗,并且,例如,在镶样材料中使用荧光染料,可易于看见裂缝或者孔洞

4.图像采集

除了上述方法之外,实际微观结构的捕集,取决于图像采集期间重要的因素。其中两个最重要的因素是曝光和白平衡。

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