בתחומי התעשייה השונים, תנאי הכרחי לפיתוח וייצור של מוצרי מתכת הוא מחקר מקיף של מבנה המיקרו שלהם. בשלבי ייצור שונים, טכנולוגים חוקרים את המאפיינים של חומרי גלם, חלקים, חלקים ומוצרי קצה, מה שמאפשר לנו לשפר בהצלחה את תכונות החומרים ולגלות פגמים בזמן. בשנים האחרונות, המשימות של מחקרים כאלה מופקדות יותר ויותר על הטכנולוגיה האופטית, ובמיוחד על המיקרוסקופ המטאלוגרפי, המשמש לחקר עצמים אטומים במשטחים משתקפים.
הקצאת מכשיר
לרוב, מכשירים כאלה משמשים באזורים הכרוכים בביצוע פעולות מסוימות עם מתכות. בפרט, הם משמשים גיאולוגים, ארכיאולוגים, מטלורגים ומומחים מתחומים שונים.מכשור ואלקטרוניקה, שבהם חשוב ניתוח מדויק של מוליכים. איזה מידע נותן מיקרוסקופ למחקרים מטאלוגרפיים? מכשיר זה מאפשר באור המוחזר ליצור תצורה מבנית של מיקום גרגרי חומר, לתקן את נוכחותם של חלקיקים זרים בו, לקבוע את המאפיינים של שכבת פני השטח וכו' מנקודת מבט של דפקולוגיה ולא הרסנית בדיקה, זהו מידע חשוב ביותר שנותן מושג על הפגמים בפרטים הקטנים החיצוניים לגבי פרמטרים ממדיים, מבנה גבישי ואפילו לגבי כמה תכונות כימיות. לדוגמה, שיטת ניתוח זו חושפת את הקליפות הקטנות ביותר, סדקים, חוסר חדירה ופגמים אחרים.
עיצוב המכשיר
המכשיר הבסיסי של המכשיר מורכב משלושה חלקים, הכוללים את מודול התאורה, היחידה המרכזית והשולחן. חלק התאורה הוא מנורה או פנס, אשר קבוע על סוגר מסתובב מתכוונן, ויש לו גם אספקת אנרגיה משלו. אותו חלק של המיקרוסקופ המטאלוגרפי כולל קבוצה של מסנני אור עם צבעים שונים. באשר לבלוק המרכזי, הוא מכיל מספר רכיבים פונקציונליים בו-זמנית, כולל מערכת אופטית מנסרה, צינור מאיר, טבלאות אובייקטים, מנגנוני רגולציה, חיבורי עינית ואמצעי עזר לארגון פעולות טכניות בתהליך העבודה. כל התשתית הנ ל מונחת על בסיס מנשא - שולחן מיקרוסקופ, אשרמכיל ספסל אופטי ומגירות שונות עם ארונות שבהם מאוחסנים אביזרי המכשיר.
עקרון הפעולה
המשימה העיקרית של המכשיר היא לעבד את הפרמטרים של הקרינה המוחזרת על ידי פני האובייקט. לשם כך נעשה שימוש במערכת האופטית הנ ל אשר לוכדת את השינויים הקטנים ביותר בסרעפת הצמצם על רקע ויסות פרמטרי הארה של האובייקט. במובן מסוים, גורם המדידה הפועל הוא נתיב הקרניים, המתבטא בצורה שונה בשדות בהירים וחשוכים. לדוגמה, כאשר לומדים בשדה בהיר, הקרניים המגיעות מהמנורה עוברות דרך הדיאפרגמות (שדה וצמצם) ומופנות אל הלוח הרפלקטיבי. האחרון, בתורו, משקף את מאפייני המבנה הנבדק, ומעביר חלקית את האור לתוצר המטרה בעזרת עדשה.
בעת התבוננות בעצמים בשדה חשוך, מיקרוסקופ מטאלוגרפי אופטי יוצר אינטראקציה עם משטח מחזיר מראה פרבולי, דיאפרגמה טבעתית ועדשה מתקפלת. קרני הקרינה הקיצוניות, עוקפות את הסרעפת, מופנות אל המראה הטבעתית, המכסות את הצלחת ברפלקטור. מרגע זה ואילך, המראה מתחילה להחזיר אור אל המעבה, ומפנה את הקרניים למישור העצם. התמונה תיווצר על סמך המאפיינים של הקרניים המוחזרות שעברו בעדשה ונכנסו לצינור האופטי.
מפרטים של המיקרוסקופ המטאלוגרפי
תהליך העבודה של המכשיר מאופיין בשתי קבוצות של פרמטרים - אלו הם האינדיקטורים של העדשה ועינית. פרמטרי ההפעלה העיקריים של העדשה הם:
- יחס הגדלה - מ-11x ל-30x בתנאי שדה בהירים, ומ-30x ל-90x במחקרי שטח חשוכים.
- צמצם מספרי - מ-0.17 עד 1.3.
- אורך מוקד – 2.4 עד 23 מ"מ בממוצע.
- מרחק פנוי - מ-0.13 עד 5.4 מ"מ.
במקרה של עינית של מיקרוסקופ מטאלוגרפי, יש שני מאפיינים מרכזיים שיש להדגיש:
- אורך מוקד - מ-12 עד 83 מ"מ.
- שדה ראייה לינארי - 8 עד 20 מ"מ.
הוראות הפעלה
לפני השימוש במכשיר, יש צורך להתאים את המסגרת או פלטפורמת העבודה של המבנה, לפתוח את דיאפרגמת הצמצם, להתאים את המחברים המכניים ולהזיז את סעפת הניתוח למנורה. אם נעשה שימוש במיקרוסקופ מטאלוגרפי נייד, התוכנה תעזור להשיג את השילוב האופטימלי של עינית והגדרות אובייקטיביות, שכן דגמים ניידים של המכשיר מספקים את היכולת להתחבר לתחנות מחשב ישירות במעבדה. כך או אחרת, לפני תחילת העבודה, מומלץ להגדיר את סולם ההגדלה בטווח שבין 500 ל-1000 צמצמים. לאחר מכן ניתן לעבור למסננים אופטיים, אשר נבחרים בהתאם למאפיינים של עדשות אכרומטיות. במקרה זה, הפתרון האוניברסלי יהיה תיקון עבור גווני הביניים של החלק הגלוי. רק מסנן אור צהוב-ירוק אינו משולב עם אפוכרומטים. לאחר ההגדרה, התהליך מתחילעיבוד נתונים אופטי של התמונה שנוצרה, שהחומרים הגרפיים שלה נשלחים לאחר מכן לפיענוח בהתאם למשימות הניתוח.
מסקנה
לטכנולוגיה של מחקר מטאלוגרפי יש התמחות די צרה, שאינה מפחיתה מהערך הרב של שיטת חקר משטחים זו. כדי לפגוש צרכנים בצורה של מפעלים תעשייתיים עם המעבדות שלהם, מפתחי המכשיר עצמם הולכים ומשפרים את הביצועים שלו. לדוגמה, המיקרוסקופ המטאלוגרפי המקומי METAM-P1 בעלות של כ -13 אלף רובל. עשיר בציוד ונוכחות של תכונות היי-טק מודרניות. די לציין שהוא מסופק עם סטים של מטרות פלנכרומט ועיניות מפצות עם טווחים אופטיים רחבים. וזו רק הגרסה הבסיסית באחת מהמשפחות של הדור החדש של מיקרוסקופים מצרפים מטאלוגרפיים.
