金属顕微鏡破壊解析技術
1. 金属顕微鏡の観察方法
材料科学で使用される金属顕微鏡の基本原理は、試料表面からの光を反射させて物体の表面状態を観察することです。材料表面の微細構造、結晶構造、化学組成、粗さの違いにより光の反射が変化し、図3-5に示すようなライニングが形成されます。
光学顕微鏡の最終的な解像度は可視光の波長によって制限され、一般にペイリー基準 d=0.61 λ/(N · A) によって決定できます。
式では、 d は解像度です。
λは可視光の波長です
N.A は開口数です。
金属顕微鏡で緑色フィルターを使用する場合、k 値はほぼ {{0}}.5 μ m に等しくなりますが、N · A が 1.4 のより大きな許容開口数の場合、これは不可能です。 0.2μm以下の微細構造を識別します。倍率が低く焦点深度が浅いという固有の欠点により、スプリットロッド光学顕微鏡のサンプルは平坦な破面に限定され、大きな起伏のある硬い破面は光学顕微鏡を使用して観察および分析することができません。
破壊破壊解析では、金属組織顕微鏡は主に材料の微細構造や亀裂の形態を観察するために使用されますが、これらは金属組織解析の範囲に属するため、ここでは詳しく説明しません。亀裂を観察する際には、亀裂自体の形態的特徴、方位、性質、始まりと終わりなどを観察・解析するだけでなく、亀裂や正常体の周囲の状況、亀裂の変化なども観察・解析する必要があります。亀裂の両側の微小硬度、介在物の分布、亀裂内部の酸化物や腐食生成物の形態的特徴。
最近、共焦点パンレンズを備えた新しいタイプの光学顕微鏡が登場し、枝を観察するための光学顕微鏡の応用において新たな進歩が見られました。さらに、プラスチックカーボン複製技術を使用して、光学顕微鏡で破壊形態を観察することもできます。
2. 主な使用光学機器
金属顕微鏡破壊解析技術で使用されるツールとしては、主に金属顕微鏡やデュアルレンズを備えた実体顕微鏡などの光学機器が挙げられます。
金属顕微鏡の焦点深度が浅いため、調査対象の破面が非常に平坦であること、さらには平面に非常に近いことも必要です。つまり、光学顕微鏡を使用して粗くて不均一な破面を検査することは通常不可能です。
金属顕微鏡で破面を観察する場合、倍率は100～500倍程度が一般的です。金属組織解析を適用して破面の形態特性を調べる場合、任意の観察を確保するために顕微鏡ステージに破面試験片固定装置を設置する必要があります。観察された破壊部分が顕微鏡の調光軸に対して垂直になるように、破壊観察面の傾斜制約を調整する。
破面の起伏のある形態により、金属顕微鏡で画像の焦点を完全に合わせることが困難になります。つまり、金属顕微鏡では、より小さな領域の鮮明な画像しか取得できません。この欠点を克服するために、x400 の光学顕微鏡環境下で視野の非常に小さな領域を選択して極写真を撮影し、これらの写真を貼り付けることなく、同じ視野の写真内の焦点の合った部分を切り取ることができます。各セクションの相対的な位置に従って 1 つの画像に合成されます。この方法は非常に面倒ですが、光学顕微鏡の用途を拡大するという観点からは、まだ実現可能です。特に現在電子顕微鏡を備えていないユニットにとっては、より実用的な重要性があります。
別のタイプの光学顕微鏡は双眼実体顕微鏡であり、通常は 1 倍から 100 倍の倍率を使用し、強い立体視を実現します。撮影機材と組み合わせることができます。
最近、Mclachin は、微細な骨折の形態を分析および研究するために使用できる、より深い焦点深度を備えた光学顕微鏡を開発しました。
