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光學金相顯微鏡的改進主要有以下幾點:
普遍采用無限遠光學系統(tǒng)
物鏡按照無限遠象距進行設計而不是象常規(guī)物鏡那樣按照有限象距進行設計，這種光學系統(tǒng)稱為無限遠色差和象差校正的光學系統(tǒng)或簡稱無限遠光學系統(tǒng).使用這種光學系統(tǒng)時，當入射光從試樣表面反射再次進入物鏡后，并不收斂而是保持為平行光束，直到通過鏡筒透鏡后才收斂并形成中間象，即一次放大實象，然后才供目鏡再次放大.無限遠光學系統(tǒng)的優(yōu)點是顯微鏡中的各種光學附件(如暗視場光束分離器、偏振光分離器、用于微差干涉襯度)的棱鏡、檢偏振鏡，以及其它附加濾色鏡等)都可以放置在物鏡凸緣與鏡簡透鏡之間平行光束的空間，由于成象光束沒有受到上述光學附件的干擾，物象的質(zhì)量不會受到損害，從而簡化了物鏡設計中色差和象差的校正.此外，在無限遠光學系統(tǒng)中，鏡筒長度系數(shù)保持為一，無論物鏡與目鏡之間的距離有多遠，也不需要一個固定的中轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)。德國、日本的公司生產(chǎn)的金相顯微鏡均已先后采用無限遠光學系統(tǒng)設計.
光學金相顯微鏡同焦面性設計
在新型顯微鏡中，更換物鏡及目鏡后不須重新調(diào)焦，一般只需略微調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕，就可以使物象準確聚焦.為此，物鏡和目鏡的光學機械尺寸應滿足同焦面性的要求，即:①所有物鏡的共軛距離(即從試樣表面到物鏡初次放大實象象面之間的距離)相等:②所有物鏡初次放大實象到目鏡鏡筒口的距離不變;③所有目鏡的焦面與物鏡初次放大實象的象面重合.同焦面性并不是物鏡或目鏡的一個固有特性，而是在新型顯微鏡的設計中為了便于使用者的操作而采取的一種措施.
對顯微鏡有效放大倍數(shù)的再認識
顯微鏡的有效放大倍數(shù)(M)與物鏡數(shù)值孔徑(NA)的關(guān)系可以表示為:550NA<M<1100NA>;，長期以來，顯微鏡使用者一直遵循這一關(guān)系式.但是，VanderVoort在其所著《金相學--原理與實踐》一書中指出，上式是在用理想的眼睛觀察具有理想反差物象的條件下推導出的，因此不要當做教條來遵循.實際上，分辨率不僅與物鏡的分辨率有關(guān)，而且還與物象的反差有關(guān).此外，照明條件、放大倍數(shù)、物鏡質(zhì)量，以及觀察條件都會影響物象的反差,因而也會影響分辨率.他指出，為了獲得高分辨率，低有效放大倍數(shù)應當是好條件下的4倍左右，即M≈2200NA;同時，使用4000×或更高放大倍數(shù)的顯微照片也是*合理的.
平場消色差物鏡
現(xiàn)今新型顯微鏡已經(jīng)普遍使用平場消色差物鏡，甚至還可以配置更高級的平場復消色差物鏡.老式物鏡初次放大實象的直徑只有18mm~20mm，而平場消色差物鏡則規(guī)定高度校正的初次放大平面象的直徑為28mm，即象場面積增大了一倍，并使象場彎曲得到了很好的校正.
高倍干物鏡
為了便于觀察高倍顯微組織，現(xiàn)今顯微鏡一般均備有高倍干物鏡.例如nikon公司生產(chǎn)的EPIPHOT300型金相顯微鏡(圖1)配置有放大100×、150×、200×的CFPlanApoEPI型干物鏡，其NA值均為0.95.盡管干物鏡的分辨率明顯低于油浸物鏡(100×油浸物鏡的NA值一般可達1.40)，但由于簡化了操作并使試樣免于被油污染，已獲得更為廣泛的使用。
廣視場目鏡
廣視場目鏡的結(jié)構(gòu)特點是場光闌顯著增大，一般為22mm~26.5mm(老式目鏡的場光闌直徑只有16mm)，充分利用了平場物鏡擴大了的象場面積.
此外，有的顯微鏡還配置有高眼點目鏡，使眼睛有缺陷(如散光)的人可以戴著眼鏡進行觀察，物象的質(zhì)量可以免受眼睛缺陷的影響.由于平場消色差物鏡和廣視場目鏡的推廣使用，使顯微組織觀察的視域擴大了許多，這也相應提高了對顯微鏡載物臺加工精度和試樣制備質(zhì)量的要求.
長工作距離物鏡
有些顯微鏡生產(chǎn)廠商還推出一些工作距離較長的物鏡，這是為了適應生產(chǎn)檢驗或特殊需要(例如高溫臺)而設計的.通常情況下，物鏡的放大倍數(shù)越高，工作距離(即物象聚焦時，物鏡接物透鏡與試樣之間的距離)越短，為了避免物鏡因工作中不慎觸及試樣或受熱而損壞，于是就設計了這種特殊物鏡.例如nikonEPIPHOT300型金相顯微鏡的物鏡系列中就有50×和100×兩個工作距離分別為8.7mm和2.0mm的長工作距離物鏡，其NA值分別為0.55和0.8;又如olympusGX系列顯微鏡也可配50×和100×工作距離分別為10.6mm和3.4mm的長工作距離物鏡,其NA值分別為0.55和0.8，而50×和100×普通物鏡的工作距離則分別只有0.54mm和0.3mm，但是其NA值則分別為0.8和0.95.可以看出，長工作距離物鏡的數(shù)值孔徑即分辨率有所下降，不過成像質(zhì)量仍然不錯.
多功能緊湊設計
在人們的印象中，只有大型臥式顯微鏡才是功能齊全的高級設備.但是，現(xiàn)今生產(chǎn)的顯微鏡(包括高級研究型)基本上都采用緊湊的臺式設計并使用*平場消色差物鏡或平場復消色差物鏡以及廣視場目鏡.有的顯微鏡還配有電動控制的物鏡回轉(zhuǎn)頭，只需按下按鈕，所需的物鏡就會自動旋入光程，孔徑光闌和視場光闌的大小也能隨著物鏡的更換自動進行調(diào)整.照明方式則有明視場、暗視場、偏振光、微差干涉襯度(DIC)等四種較常用的照明方式，而且照明方式的變換也極為簡便.此外，觀察到的物象也是正置而不是反置，使物象的移動方向與載物臺的移動方向*，大大便利了操作.圖1所示的臺式顯微鏡具有低載物臺設計，載物臺的萬向節(jié)操縱手柄使載物臺能非常方便地沿x軸和y軸方向來回移動.當照明方式在明視場與暗視場之間變換時，孔徑光闌的調(diào)整由內(nèi)置的連動裝置自動完成.有40種以上放大倍數(shù)從1.5×到200×的物鏡可供選用，無限遠光學系統(tǒng)的每一個光學元件都單獨地進行了色差校正，從而保證獲得清晰的物象.各種測量標尺均放置在初次放大實象位置，因此，始終保持聚焦，不受試樣表面形貌的影響.2.5×連續(xù)變倍裝置(從0.8×到2.0×，物象始終保持清晰)可用于觀察和顯微照相，當旋鈕調(diào)到1.0×，1.25×，1.5×處時，還可以聽到喀噠停頓聲.圖2所示的顯微鏡是一種*研究型顯微鏡，1×~2×連續(xù)變倍裝置不僅可用于觀察，而且可用于所有的接口.圖3為Carlzeiss公司生產(chǎn)的Axiovert40MAT型倒置式金相顯微鏡，適用于繁忙的材料實驗室的質(zhì)量檢驗、材料分析、金屬加工工藝分析、材料研制等項工作，以及玻璃和塑料工業(yè)、研究機構(gòu)和學校教學使用.該顯微鏡堅固的載物臺可以放置比較重的大零件，并備有長工作距離物鏡. Carlzeiss公司生產(chǎn)的Axiovert200MAT型倒置式金相顯微鏡，這是一種專業(yè)型產(chǎn)品,顯微鏡鏡體可以在手工操作和電動機驅(qū)動兩類中挑選.如果選用后者，則物鏡的更換和調(diào)焦、載物臺移動等操作均可通過相應的按鈕迅速完成.根據(jù)無限遠光學系統(tǒng)設計的物鏡可使物象具有優(yōu)異的反差;具有高數(shù)值孔徑的長工作距離物鏡，既便于操作，又能獲得高分辨率組織.該顯微鏡還利用新研制的"全干涉襯度"(TIC)光學方法測量顯微組織中的階狀高度，其精度可達20nm;還有將圓偏振光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線偏振光用于DIC，即"圓DIC"(C-DIC)技術(shù)，使原來只能在一定取向才能看到的組織變?yōu)榭梢钥吹狡淙捕c取向無關(guān)并與載物臺的轉(zhuǎn)動位置無關(guān). 顯微照相和圖象分析走進了數(shù)字化時代 顯微鏡的內(nèi)置照相裝置或外置照相附件既可以使用35mm膠卷，也可以使用大尺寸膠片或一次成象感光器材，不過35mm膠卷更為經(jīng)濟和便捷，從而獲得更加廣泛的使用，數(shù)字成象系統(tǒng)也逐漸用于顯微照相，它可以很容易地將數(shù)字化的圖象儲存在計算機內(nèi)，也可以隨時將其打印成照片或通過電子郵件傳遞，免除了暗室操作. 有了圖象分析軟件，還可以將數(shù)字化圖象經(jīng)過圖象處理后，按照國家標準進行定量分析，如晶粒度測定、鍍層或涂層厚度測定、孔隙度測定等.隨著計算機技術(shù)的進步和軟件的完善，圖象分析也會越來越方便、迅速、精確.利用圖象處理軟件，還可以將多個相鄰視場的數(shù)字化圖象拼接成一整幅視場寬廣的清晰圖象，而且?guī)缀蹩床怀鼋涌p的痕跡，對于一個高水平的操作系統(tǒng)，這一操作可以在數(shù)秒鐘內(nèi)完成. 但是，隨著數(shù)字化圖象應用的迅速普及，也帶來一個令人憂慮的問題，這就是顯微組織照片的"作假"問題.利用圖象處理軟件對金相組織進行"修理"、甚至"移花接木"已經(jīng)不是一件難事，但是這樣做卻*違背了"金相組織應當能如實反映試樣真實組織"的重要原則，弄不好還可能造成嚴重的事故，這一憂慮應當不是"聳人聽聞".