טכנולוגיית ניתוח שברים במיקרוסקופ מטאלוגרפי
1. שיטת תצפית של מיקרוסקופ מטאלוגרפי
העיקרון הבסיסי של מיקרוסקופ מטאלוגרפי המשמש במדעי החומרים הוא התבוננות במצב פני השטח של עצם על ידי החזרת אור מפני השטח של הדגימה. בשל הבדלים במבנה המיקרו, במבנה הגבישי, בהרכב הכימי ובחספוס של משטח החומר, השתקפות האור משתנה, וכתוצאה מכך להיווצרות של בטנה כפי שמוצג באיורים 3-5.
הרזולוציה האולטימטיבית של מיקרוסקופ אופטי מוגבלת על ידי אורך הגל של האור הנראה וניתן לקבוע אותה בדרך כלל על ידי קריטריון Payleigh, שהוא d=0.61 λ/(N • A)
בנוסחה: ד היא הרזולוציה;
λ הוא אורך הגל של האור הנראה
N.A הוא הצמצם המספרי.
אם נעשה שימוש בפילטר ירוק במיקרוסקופ מטאלוגרפי, ערך k יכול להיות שווה בערך ל-{{0}}.5 מיקרומטר, ולגבי פתחים מספריים מותרים גדולים יותר עם N · A של 1.4, זה בלתי אפשרי להבחין במבנים עדינים קטנים מ-0.2 מיקרומטר. בשל החסרונות המובנים של הגדלה נמוכה ועומק מוקד רדוד, הדגימות של מיקרוסקופים אופטיים מוטים מפוצלים מוגבלות למשטחי שבר שטוחים, בעוד שלא ניתן לצפות ולנתח משטחי שבר קשים עם גליות גדולות באמצעות מיקרוסקופים אופטיים.
בניתוח כשל שבר, מיקרוסקופיה מטאלוגרפית משמשת בעיקר לצפייה במיקרו-מבנה של חומרים ובמורפולוגיה של סדקים, השייכים לתחום הניתוח המטאלוגרפי ולא יפורטו כאן. בעת התבוננות בסדקים, יש צורך לא רק להתבונן ולנתח את המאפיינים המורפולוגיים, הכיוון, המאפיינים ותחילתו וסופו של הסדק עצמו, אלא גם להתבונן ולנתח את המצב סביב הסדק והגוף התקין, את השינויים ב מיקרו קשיות משני צידי הסדק, התפלגות התכלילים והמאפיינים המורפולוגיים של תחמוצות או תוצרי קורוזיה בתוך הסדק.
לאחרונה חלה התקדמות חדשה ביישום מיקרוסקופיה אופטית לצפייה בענפים, עם הופעתם של סוגים חדשים של מיקרוסקופים אופטיים עם עדשות פאן קונפוקאליות; בנוסף, ניתן להשתמש בטכנולוגיית שכפול פחמן פלסטי כדי לצפות במורפולוגיה של השבר במיקרוסקופיה אופטית.
2. מכשירים אופטיים עיקריים מיושמים
הכלים המשמשים בטכנולוגיית ניתוח שברים במיקרוסקופ מטאלוגרפי כוללים בעיקר מכשירים אופטיים כגון מיקרוסקופ מטאלוגרפי ומיקרוסקופ סטריאו עם עדשות כפולות.
בשל עומק המיקוד הרדוד של המיקרוסקופ המטאלוגרפי, נדרש ששטח השבר הנחקר יהיה שטוח למדי, אפילו קרוב מאוד למישור. כלומר, לרוב לא ניתן לבחון משטחי שבר מחוספסים ולא אחידים באמצעות מיקרוסקופ אופטי.
בעת התבוננות במשטח השבר תחת מיקרוסקופ מטאלוגרפי, ההגדלה הנפוצה היא בסביבות 100 עד 500. בעת יישום ניתוח מטאלוגרפי ללימוד מאפייני המורפולוגיה של משטחי שבר, יש צורך להתקין מכשיר הידוק דגימת שבר על במת המיקרוסקופ כדי להבטיח שרירותיות התאמה של אילוץ ההטיה של משטח התצפית על השבר, כך שהחלק הנצפה של השבר יהיה בניצב לציר העמעום המיקרוסקופי.
המורפולוגיה הגלית של משטח השבר מקשה על מיקוד מלא של התמונה תחת המיקרוסקופ המטאלוגרפי, מה שאומר שניתן לקבל רק תמונות ברורות של אזורים קטנים יותר תחת המיקרוסקופ המטלוגרפי. כדי להתגבר על החיסרון הזה, ניתן לבחור אזור קטן מאוד של שדה הראייה תחת סביבת מיקרוסקופ אופטי x400 לצילום תמונות קוטביות, ואז ניתן לחתוך את החלקים הממוקדים באותם תמונות שדה ראייה מבלי להדביק את התמונות הללו. לתמונה אחת לפי המיקומים היחסיים של כל חלק. שיטה זו די מסורבלת, אך מנקודת המבט של הרחבת השימוש במיקרוסקופים אופטיים, היא עדיין ברת ביצוע. במיוחד עבור יחידות שאין להן כרגע מיקרוסקופ אלקטרונים, יש לזה משמעות מעשית יותר.
סוג אחר של מיקרוסקופ אופטי הוא מיקרוסקופ סטריאו דו-עיני, אשר משתמש בדרך כלל בהגדלה של xl עד x 100 ויש לו תחושה חזקה של ראייה סטריאו. ניתן לשלב אותו עם ציוד צילום.
לאחרונה פיתחה מקלאצ'ין מיקרוסקופ אופטי עם עומק מיקוד גדול יותר, שניתן להשתמש בו כדי לנתח ולחקור את המורפולוגיה של שברים מיקרוסקופיים.
