视频金相显微镜改制

视频金相显微镜改制

摘  要：普通光学金相显微镜只能通过目镜观察金相组织。将光学信号转换为视频信号，在显示屏上观察金相组织，以方便教学和研究。
关键词：金相显微镜；光学；视频
　

普通光学金相显微镜在操作上相当复杂，且容易引起眼睛疲劳，影响使用效果。视频金相显微镜是以高清晰摄像为基础的视频显微镜系统。可以通过电视屏幕、监视器或投影机、计算机显示器等设备来仔细观察肉眼无法看到的金相组织。视频金相显微镜操作方便，可供多人同时观察，还可以方便地对图像进行对比度、亮度、色彩平衡等图像增强调整，这些功能是传统的光学金相显微镜无法比拟的。
一、视屏显微镜的作用
    金相显微镜是检验材料显微组织的最基本方法，在学校教学过程中，师生们感到普通光学金相显微镜的使用有许多不便之处：首先，普通光学金相显微镜只能通过目镜供一人观察，实验或实训时，当学生遇到疑问向老师求教时，很难用语言描述看到的金相组织，师生间难以交流和沟通；其次普通光学金相显微镜操作较复杂，长期使用易引起眼睛疲劳；最后，教师很难利用普通光学金相显微镜实现示范教学，教师只能利用挂图示范教学，影响教学效果和效率。
    视频金相显微镜可通过屏幕供多人同时观察金相组织，便于课堂示范教学和实验室现场教学，实现“教”与“学”的互动与配合；同时，视频金相显微镜操作方便，还可方便地对图像的亮度、对比度、色彩饱和度等进行调节，提高金相图像的质量。
    国产视屏显微镜价格约每台3～10万；进口视屏显微镜的价格更高（如奥林巴斯约为2万美元）。为节约开支，我们利用金相实验室现有的4xA型普通光学显微镜进行改造，改装后的显微镜主要用于金相实验室教学，以便于教学和研究。
二、视频显微镜原理
    普通光学金相显微镜是利用光学原理，经光学成像，并经目镜和物镜二次放大，通过目镜观察肉眼无法看到的金相组织。视屏显微镜的原理是将光学成像的信号通过视频转换成数字信号，并将之成像在显示器上。
    图1 为改装后4XA视屏显微镜原理图：灯源l经集光镜2 与反光镜3成像在孔径光阑4 上；接着由照明辅助透镜5 、7 ，辅助物镜9 成像在物镜10 附近，然后经物镜以近于平行的光束照明试样，视场光阑6 位于照明辅助透镜7 的焦面上，经辅助物镜9 和物镜10 成像在试样面上。
 

试样11 经物镜10和辅助物镜9以平行光束射向半透反光镜8 ，然后由辅助物镜12 、棱镜13 、双筒棱镜组14 ，成像在目镜巧的前焦面上，最后以平行光束射向人眼观察或被CCD 接收。
    CCD ( 16）接收由目镜15输出的平行光线，将之转换为数字电子信号，并输人显示器（17 )视频输入端口，将金相组织显示于屏幕上，以供多人同时观察。
三、视频显微镜的主要结构

图2 为采用4XA金相显微镜改装的视频金相显微镜。该仪器系倒置式金相显微镜，该显微镜的试样台与工作台重合，可对各种尺寸的金相试样进行观察，操作方便。

试样台：4XA金相显微镜载物台能作左、右、前、后各方向的平移，移动载物台可迅速找到所需的目标。
    焦距调节：显微镜的调焦机构分为粗调和微调，粗调手轮15及微调手轮16，转动粗调手轮时，物镜相对于工作台作上下迅速移动，调至在目镜或显示屏上看见组织；转动微调手轮时，物镜相对于工作台作平稳微小移动，调至看清组织为止。
    物镜及转换器：该显微镜物镜分10X 、40X 、100X三种，物镜转换器（13）上可安装三个物镜，可根据观察需要自行转换，变换物镜后可通过调焦装置将图像调至最清晰为止。

  双筒目镜：观察者通过目镜（9 ）可观察视场中的金相组织。4XA金相显微镜配有10X 、12 .SX 二种四个目镜，用于不同放大倍数下的观察；同时配有IOX分划刻尺目镜，用于定量金相和化学热处理表面渗层的测量。

摄像头（CCD ) ：采用自制的适配器和固定架将之固定于目镜9 处。摄像头分彩色和黑白二种，并具有不同的分辨率，为实现最高的性价比，本装置采用黑白420 线的国产摄像头，同时选用与4X 气显微镜目镜相匹配的摄像镜头。由摄像头输出数字电子信号，并连接至显示屏。显示屏：C 口〕 输出之信号接通显示器的视频输人端口，金相组织即在显示屏上呈现。要求显示器具有一定的分辨率和足够的尺寸大小，以供一组学生同时观察，本装置采用的显示器屏幕尺寸为79cm ，完全可满足上述要求。
四、图像调节
    同时接通显微镜照明光电源、摄像头电源、显示器电源，并使显示器置于视频状态。观察孔径光阑处灯丝成像状况，若光线有偏离则转动照明座校正灯丝位置至居中。转动调焦手轮（先粗调、后微调）至在显示器上看清金相组织。调整视场光阑使之处于最佳状态，以使成像具有高的分辩率和对比度。
    设置显示器亮度、对比度、色彩等，使显示的金相组织清晰，并使观察者眼睛感觉舒适；改变或不用滤色镜片（本显微镜配有黄色、绿色两种滤色片），使成像最佳；转动孔径光阑，可调节显微镜光源强弱，从而影响显示效果，将之调节至与显示器匹配状态。
    移动载物台改变视场，选择能代表试样典型组织的最佳区域，并作详细观察。

五、试用情况及下一步设想改装后的视显微镜已用于实验试运行，显示图像清晰，观察效果良好，得到了师生的一致欢迎。下一步我们设想突破了传统的观点，应用数码技术，使之与数码相机和计算机连接，取消传统的暗室底片冲洗、照片印制等一套程序，使摄取的数据照片存储于计算机，随时可打印成照片与报告，完成从金相照片的获取、存储、查询、打印输出到统一报告，管理的全过程自动化。这样可取消大量繁杂的暗室工作，又节约大量消耗材料，并且使照片的携带、保存、查询、传输、管理实现了微机数字化。
六、联系我们
广州市广精精密仪器有限公司竭诚为您提供金相显微镜改装服务。 020-80905357   87684676