一．金相顯微鏡的構(gòu)造
金相顯微鏡的種類和型式很多，zui常見的有臺式、立式和臥式三大類。金相顯微鏡的構(gòu)造通常由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成，有的顯微鏡還附帶有多種功能及攝影裝置。目前，已把顯微鏡與計算機(jī)及相關(guān)的分析系統(tǒng)相連，能更方便、更快捷地進(jìn)行金相分析研究工作。
1．光學(xué)系統(tǒng)：
其主要構(gòu)件是物鏡和目鏡，它們主要起放大作用。并獲得清晰的圖象。物鏡的優(yōu)劣直接影響成象的質(zhì)量。而目鏡是將物鏡放大的象再次放大。
2．照明系統(tǒng)：
主要包括光源和照明器以及其它主要附件
（1）光源的種類：
包括白熾燈（鎢絲燈）、鹵鎢燈、碳弧燈、氙燈和水銀燈等。常用的是白熾燈和氙燈，一般白熾燈適應(yīng)于作為中、小型顯微鏡上的光源使用，電壓為6—12伏，功率15—30瓦。而氙燈通過瞬間脈沖高壓點燃，一般正常工作電壓為18伏，功率為150瓦，適用于特殊功能的觀察和攝影之用。一般大型金相顯微鏡常同時配有兩種照明光源，以適應(yīng)普通觀察和特殊情況的觀察與攝影之用。
（2）光源的照明方式：
主要有臨界照明和科勒照明。散光照明和平行光照明適應(yīng)于特殊情況使用。
1）臨界照明：光源的象聚焦在樣品表面上，雖然可得到很高的亮度，但對光源本身亮度的均勻性要求很高。目前很少使用。

2）科勒照明：特點是光源的一次象聚焦在孔徑光欄上，視場光欄和光源一次象同時聚焦在樣品表面上，提供了一個很均勻的照明場，目前廣泛使用。
3）散光照明：特點是照明效率低，只適應(yīng)投射型鎢絲燈照明。
4）平行光：照明的效果較差，主要用于暗場照明，適應(yīng)于各類光源。
（3）光路形式
按光路設(shè)計的形式，顯微鏡有直立式和倒立式兩種，凡樣品磨面向上，物鏡向下的為直立式，而樣品磨面向下，物鏡向上的為倒立式。
（4）孔徑光欄和視場光欄
孔徑光欄位于光源附近，用于調(diào)節(jié)入射光束的粗細(xì)，以改變圖象的質(zhì)量?？s小孔徑光欄可減少球差和軸外象差，加大襯度，使圖象清晰，但會使物鏡的分辨率降低。視場光欄位于另一個支架上，調(diào)節(jié)視場光欄的大小可改變視域的大小，視場光欄愈小，圖象襯度愈佳，觀察時調(diào)至與目鏡視域同樣大小。
（5）濾色片
用于吸收白光中不需要的部分，只讓一定波長的光線通過，獲得優(yōu)良的圖象。一般有黃色、綠色和藍(lán)色等。
3．機(jī)械系統(tǒng)
主要包括載物臺，鏡筒、調(diào)節(jié)螺絲和底座。
（1）載物臺：用于放置金相樣品。
（2）鏡筒：用于聯(lián)結(jié)物鏡、目鏡等部件。
（3）調(diào)節(jié)螺絲：有粗調(diào)和細(xì)調(diào)螺絲，用于圖象的聚焦調(diào)節(jié)。
（4）底座：起支承鏡體的作用。
二．光學(xué)顯微鏡的放大成像原理及參數(shù)
1．金相顯微鏡的成像原理,
顯微鏡的成象放大部分主要由兩組透鏡組成?？拷^察物體的透鏡叫物鏡，而靠近眼睛的透鏡叫目鏡。通過物鏡和目鏡的兩次放大，就能將物體放大到較高的倍數(shù)，見圖1，顯微鏡的放大光學(xué)原理圖。物體AB置于物鏡前，離其焦點略遠(yuǎn)處，物體的反射光線穿過物鏡折射后，得到了一個放大的實象A1B1，若此象處于目鏡的焦距之內(nèi)，通過目鏡觀察到的圖象是目鏡放大了的虛象A2B2。
2．顯微鏡的放大倍數(shù)
物鏡的放大倍數(shù)M物=A1B1/AB≈L╱F1
目鏡的放大倍數(shù)=A2B2/A1B1≈D╱F2
兩式相乘：M物×M目=A1B1/AB×A2B2/A1B1=A2B2/AB
=L╱F1×D╱F2=L×250╱F1×F2=M總
式中：L—為光學(xué)鏡筒長度（即物鏡后焦點到目鏡前焦點的距離）
F1—物鏡的焦距。F2—目鏡的焦距
D—明視距離（人眼的正常明視距離為250mm）
即顯微鏡總的放大倍數(shù)等于物鏡放大倍數(shù)和目鏡放大倍數(shù)的乘積。一般金相顯微鏡的放大倍數(shù)zui高可達(dá)1600到2000倍。

由此可看出：因為L光學(xué)鏡筒長度為定值，可見物鏡的放大倍數(shù)越大，其焦距越短。在顯微鏡設(shè)計時，目鏡的焦點位置與物鏡放大所成的實象位置接近，并使目鏡所成的zui終倒立虛象在距眼睛250毫米處成象，這樣使所成的圖象看得很清楚。
顯微鏡的主要放大倍數(shù)一般通過物鏡來保證，物鏡的zui高放大倍數(shù)可達(dá)100倍，目鏡的zui高放大倍數(shù)可達(dá)25倍。放大倍數(shù)分別標(biāo)注在物鏡和目鏡各自的鏡筒上。在用金相顯微鏡觀察組織時，應(yīng)根據(jù)組織的粗細(xì)情況，選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)，以使組織細(xì)節(jié)部分能觀察清楚為準(zhǔn)，不要只追求過高的放大倍數(shù)，因為放大倍數(shù)與透鏡的焦距有關(guān)，放大倍數(shù)越大，焦距越小，會帶來許多缺陷。
3．透鏡象差：
透鏡象差就是透鏡在成象過程中，由于本身幾何光學(xué)條件的限制，圖象會產(chǎn)生變形及模糊不清的現(xiàn)象。透鏡象差有多種，其中對圖象影響zui大的是球面象差、色象差和象域彎曲三種。
顯微鏡成象系統(tǒng)的主要部件為物鏡和目鏡，它們都是由多片透鏡按設(shè)計要求組合而成，而物鏡的質(zhì)量優(yōu)劣對顯微鏡的成象質(zhì)量有很大影響。雖然在顯微鏡的物鏡、目鏡及光路系統(tǒng)等設(shè)計制造過程中，已將象差減少到很小的范圍，但依然存在。
（1）球面象差：
1）產(chǎn)生原因：球面象差是由于透鏡的表面呈球曲形，來自一點的單色光線，通過透鏡折射以后，中心和邊緣的光線不能交于一點，靠近中心部分的光線折射角度小，在離透鏡較遠(yuǎn)的位置聚焦，而靠近邊緣處的光線偏折角度大，在離透鏡較近的位置聚焦。所以形成了沿光軸分布的一系列的象，使圖象模糊不清。這種象差稱球面象差，見圖2所示。

2）校正方法：
a采用多片透鏡組成透鏡組，即將凸透鏡與凹透鏡組合形成復(fù)合透鏡，產(chǎn)生性質(zhì)相反的球面象差來減少。
b通過加光欄的辦法，縮小透鏡的成象范圍。因球面象差與光通過透鏡的面積大小有關(guān)。
在金相顯微鏡中，球面象差可通過改變孔徑光欄的大小來減小。孔徑光欄越大，通過透鏡邊緣的光線越多，球面象差越嚴(yán)重。而縮小光欄，限制邊緣光線的射入，可減少球面象差。但光欄太小，顯微鏡的分辨能力降低，也使圖象模糊。因此，應(yīng)將孔徑光欄調(diào)節(jié)到合適的大小。
（2）色象差：
1）產(chǎn)生原因：色象差的產(chǎn)生是由于白光是由多種不同波長的單色光組成，當(dāng)白光通過透鏡時，波長愈短的光，其折射率愈大，其焦點愈近。而波長越長，折射率越小，其焦點愈遠(yuǎn)，這樣一來使不同波長的光線，形成的象不能在同一點聚焦，使圖象模糊所引起的象差，即色象差。見圖3所示。
2）校正方法：可采用單色光源或加濾色片或使用復(fù)合透鏡組來減少。

（3）象域彎曲：
1）產(chǎn)生原因：垂直于光軸的平面，通過透鏡所形成的象，不是平面而是凹形的彎曲象面。稱象域彎曲。見圖4所示。
2）校正辦法：象域彎曲的產(chǎn)生，是由于各種象差綜合作用的結(jié)果。一般的物鏡或多或少地存在著象域彎曲，只有校正的物鏡才能達(dá)到趨于平坦的象域。