金相学主要是指借助光学(金相)显微镜和体视显微镜对材料显微组织、低倍组织和断口组织进行分析、研究和表征的材料学科支系，包括材料显微组织的图像及其定性和定量表征，以及必要的样品制备、准备和取样方法。它主要反映和表征材料的相和组织组成和晶体(也包括可能的亚晶体)、总数、形状、大小、分布、取向、空间排列状态等。非金属夹杂物甚至某些晶体缺陷(如位错)。
01
金相显微镜的结构
图1是研究所的金相显微镜，主要由光学系统、照明系统和机械系统组成，由光源、后视镜、物镜组、目镜组和多个聚光镜组成;底座上的低压灯泡(为了提高光源的可靠性，冷光灯是LED灯)，后视镜、孔径光栅栏、视场光栅栏和聚光镜组成照明系统;试样台、物镜转换器、接目镜、粗调和微调手轮、视场光栅栏和孔径光栅栏组成机械系统。新型金相显微镜还具有瞬时超清捕获和图像处理功能，金相显微镜的成像原理与一般显微镜基本相同。
02
观察金相显微镜折射光图像的方法
转载自:《徕卡课堂|光学金相显微镜常见观察方法》
鉴于金相样品的物理特性，金相显微镜一般有四种常见的观察方法：明场、暗场、偏光和微干预，近十年来出现了新的激光聚焦方法。根据现代仪器“模块化、积木结构”的设计理念，这四种功能不一定固化在每个金相显微镜上，而是以明场为基本核心，其他功能可以像“积木”一样结合到显微镜上。例如，最基本的明场和暗场功能，在插入起偏镜和偏镜后增强了正交偏光功能，然后插入渥拉斯顿棱镜(Wollanstonprism)增加了微干预功能。
1)明场(BrightField)
明场照明是金相研究中的主要观察方法。入射线垂直或类似于垂直直射在样品表面，使用样品表面反射光进入物镜显像。如果样品是一面镜子，它在视野中是明亮的，样品上的组织将在明亮的视野中衬托出彩色图像，这被称为“明场”照明。
明场效果
2)暗场Dark
通过物镜的外周照明样品，照明光源可以获得样品表面绕射光形成的图像，而无需进入物镜。如果样品是一面镜子，样品上反射的光仍然以很大的倾斜角反射，不可能进入物镜。视场是黑色的。只有样品的凹凸处才会有光反射进入物镜，样品上的组织会在黑暗的视场中衬托出明亮的白色图像，就像夜空中的星星一样，被称为“暗场”照明。
暗场效果
偏光polariontion
利用偏光原理观察某些物质的偏光性。
①太阳光和偏振光
太阳光(或自然光)是指太阳光和电灯，其光振动在各个方向平衡，垂直于传播方向。如果光振动仅限于垂直于传播角度的平面的某个方向，则称为偏振光。
②获得偏振光的常用方法有两种：
a.偏振棱镜的一些晶体，当光源辐射到其分界面时，会产生两束折射光，称为“双折射”。一束光遵循折射定律，称为“普通光”，用O光表示;另一束不遵循折射定律，称为“非常光”，用E光表示。所谓偏振棱镜，即当光源通过这个棱镜时，会产生双折射现象，常见的是尼科尔棱镜。
b.当人造偏振器的太阳光照射到人造偏振器上时，它会使太阳光变成偏振器。目前，人造偏振器广泛应用于显微镜中。
偏光效果
补偿片加入后的偏光效果
4)微分干预(differentialinterferencecontrastDIC)
微分干预是利用偏光干预原理，光源通过聚光镜进入偏镜，产生一线偏振光，通过半透镜进入渥拉斯登棱镜，产生普通光(O光)和非常光(E光)交叉平面;然后通过物镜射向样品，反射后通过渥拉斯登棱镜产生一束光，通过半透镜在偏镜上与E光重叠，在目镜焦平面上形成干预图像，可观察样品表面的细微凹凸和裂纹，图像立体感，观察效果更真实。
微分干预效果
03
金相显微镜的应用
应用
领域
案例
金属样品分析
•质量控制
•失效分析
•新材料开发
•构造成分鉴
定和量化
•晶粒大小与非
检测金属夹杂物
•腐蚀损伤分
析
•气孔和裂纹
检验
•确定孔隙率
机械工程学
•汽车制造业
•汽车行业
•航空、航天领域
•船工业
•金属行业
•铸造业
•以上行业和大学的研究
究中心
折射光C-DIC下的珍珠岩：两束正交光方向上的图像区分
材料分析
•质量控制
•阻力检测
•失效分析
•鉴定
•材料科学研究所
•新材料机构
•汽车行业
•航空航天领域
•船舶制造业
•精密仪器行业
复合材料(碳加强碳化硅)，折射光，
高聚物分析
•质量控制
•阻力检测
•失效分析
•鉴定
•塑料加工业
•汽车领域
•航空、航天领域
•精密器材
•塑料工业研究所
复合材料(涂塑料铝)
偏光RedI,透射光
矿物原料分析
•岩相测量与定量
分析
•材料和结构分析
•气孔分析
•矿物和地质工业的研究机器
构
•采矿企业(天然气及原天然气及原采矿企业(天然气及原采矿企业)
石油学，粘土/瓷土/石
英、经济地质学)
反射光明场下含有黄铁的矿石
对微系统器件的分析
和测试
对微系统器件的分析
和测试
•缺陷分析
•纯度测定(飞溅
残余物)
•生产控制
•干预的台阶很高
度测量
•微系统工程的研发和生产
1.支持安全气袋传感器(C-DIC),飞溅残余物
2.支持安全气袋传感器，C-TIC
玻璃、陶瓷的分析
•质量控制(缺
下沉分析，粗糙度
测量)
•过程管理
•失效分析
•新材料研发
•玻璃制造商(如.
SCHOTT,OSRAM,
Rodenstock)
•工程瓷器制造商
•建筑结构机构(如:耐火:耐火(如:
材料研究所、瓷器研究所)
1.激光加工的CaF2表面折射光
2.C-DIC(缺陷检测)和TIC(粗糙度数)ê
太阳能电池分析
•接触点和接触点
表面质量控制
•太阳能电池
缺陷分析(显微裂
线条、气泡等))
•绝缘带和条形
导体的质量控制
•应用于太阳能
电池薄膜的新发展
“Scnbing”技术
•涉及太阳能光伏电池
探索的科研机构
•生产太阳能电池薄膜
晶晶硅和多晶硅的制造商
•太阳能电池生产用于太阳能电池薄
膜的“scnbing生产工具
厂商
反射光明场下的多晶硅太阳能电池
印刷电路板的分析
客服1