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視頻金相顯微鏡改制

視頻金相顯微鏡改制



視頻金相顯微鏡改制

摘  要：普通光學(xué)金相顯微鏡只能通過目鏡觀察金相組織。將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)，在顯示屏上觀察金相組織，以方便教學(xué)和研究。
關(guān)鍵詞：金相顯微鏡；光學(xué)；視頻
　

普通光學(xué)金相顯微鏡在操作上相當(dāng)復(fù)雜，且容易引起眼睛疲勞，影響使用效果。視頻金相顯微鏡是以高清晰攝像為基礎(chǔ)的視頻顯微鏡系統(tǒng)�？梢酝ㄟ^電視屏幕、監(jiān)視器或投影機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器等設(shè)備來仔細(xì)觀察肉眼無法看到的金相組織。視頻金相顯微鏡操作方便，可供多人同時(shí)觀察，還可以方便地對(duì)圖像進(jìn)行對(duì)比度、亮度、色彩平衡等圖像增強(qiáng)調(diào)整，這些功能是傳統(tǒng)的光學(xué)金相顯微鏡無法比擬的。
一、視屏顯微鏡的作用
    金相顯微鏡是檢驗(yàn)材料顯微組織的最基本方法，在學(xué)校教學(xué)過程中，師生們感到普通光學(xué)金相顯微鏡的使用有許多不便之處：首先，普通光學(xué)金相顯微鏡只能通過目鏡供一人觀察，實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)時(shí)，當(dāng)學(xué)生遇到疑問向老師求教時(shí)，很難用語言描述看到的金相組織，師生間難以交流和溝通；其次普通光學(xué)金相顯微鏡操作較復(fù)雜，長(zhǎng)期使用易引起眼睛疲勞；最后，教師很難利用普通光學(xué)金相顯微鏡實(shí)現(xiàn)示范教學(xué)，教師只能利用掛圖示范教學(xué)，影響教學(xué)效果和效率。
    視頻金相顯微鏡可通過屏幕供多人同時(shí)觀察金相組織，便于課堂示范教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“教”與“學(xué)”的互動(dòng)與配合；同時(shí)，視頻金相顯微鏡操作方便，還可方便地對(duì)圖像的亮度、對(duì)比度、色彩飽和度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高金相圖像的質(zhì)量。
    國(guó)產(chǎn)視屏顯微鏡價(jià)格約每臺(tái)3～10萬；進(jìn)口視屏顯微鏡的價(jià)格更高（如奧林巴斯約為2萬美元）。為節(jié)約開支，我們利用金相實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的4xA型普通光學(xué)顯微鏡進(jìn)行改造，改裝后的顯微鏡主要用于金相實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，以便于教學(xué)和研究。
二、視頻顯微鏡原理
    普通光學(xué)金相顯微鏡是利用光學(xué)原理，經(jīng)光學(xué)成像，并經(jīng)目鏡和物鏡二次放大，通過目鏡觀察肉眼無法看到的金相組織。視屏顯微鏡的原理是將光學(xué)成像的信號(hào)通過視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將之成像在顯示器上。
    圖1 為改裝后4XA視屏顯微鏡原理圖：燈源l經(jīng)集光鏡2 與反光鏡3成像在孔徑光闌4 上；接著由照明輔助透鏡5 、7 ，輔助物鏡9 成像在物鏡10 附近，然后經(jīng)物鏡以近于平行的光束照明試樣，視場(chǎng)光闌6 位于照明輔助透鏡7 的焦面上，經(jīng)輔助物鏡9 和物鏡10 成像在試樣面上。
 

試樣11 經(jīng)物鏡10和輔助物鏡9以平行光束射向半透反光鏡8 ，然后由輔助物鏡12 、棱鏡13 、雙筒棱鏡組14 ，成像在目鏡巧的前焦面上，最后以平行光束射向人眼觀察或被CCD 接收。
    CCD ( 16）接收由目鏡15輸出的平行光線，將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字電子信號(hào)，并輸人顯示器（17 )視頻輸入端口，將金相組織顯示于屏幕上，以供多人同時(shí)觀察。
三、視頻顯微鏡的主要結(jié)構(gòu)

圖2 為采用4XA金相顯微鏡改裝的視頻金相顯微鏡。該儀器系倒置式金相顯微鏡，該顯微鏡的試樣臺(tái)與工作臺(tái)重合，可對(duì)各種尺寸的金相試樣進(jìn)行觀察，操作方便。

 

試樣臺(tái)：4XA金相顯微鏡載物臺(tái)能作左、右、前、后各方向的平移，移動(dòng)載物臺(tái)可迅速找到所需的目標(biāo)。
    焦距調(diào)節(jié)：顯微鏡的調(diào)焦機(jī)構(gòu)分為粗調(diào)和微調(diào)，粗調(diào)手輪15及微調(diào)手輪16，轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪時(shí)，物鏡相對(duì)于工作臺(tái)作上下迅速移動(dòng)，調(diào)至在目鏡或顯示屏上看見組織；轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪時(shí)，物鏡相對(duì)于工作臺(tái)作平穩(wěn)微小移動(dòng)，調(diào)至看清組織為止。
    物鏡及轉(zhuǎn)換器：該顯微鏡物鏡分10X 、40X 、100X三種，物鏡轉(zhuǎn)換器（13）上可安裝三個(gè)物鏡，可根據(jù)觀察需要自行轉(zhuǎn)換，變換物鏡后可通過調(diào)焦裝置將圖像調(diào)至最清晰為止。

  雙筒目鏡：觀察者通過目鏡（9 ）可觀察視場(chǎng)中的金相組織。4XA金相顯微鏡配有10X 、12 .SX 二種四個(gè)目鏡，用于不同放大倍數(shù)下的觀察；同時(shí)配有IOX分劃刻尺目鏡，用于定量金相和化學(xué)熱處理表面滲層的測(cè)量。

攝像頭（CCD ) ：采用自制的適配器和固定架將之固定于目鏡9 處。攝像頭分彩色和黑白二種，并具有不同的分辨率，為實(shí)現(xiàn)最高的性價(jià)比，本裝置采用黑白420 線的國(guó)產(chǎn)攝像頭，同時(shí)選用與4X 氣顯微鏡目鏡相匹配的攝像鏡頭。由攝像頭輸出數(shù)字電子信號(hào)，并連接至顯示屏。顯示屏：C 口〕 輸出之信號(hào)接通顯示器的視頻輸人端口，金相組織即在顯示屏上呈現(xiàn)。要求顯示器具有一定的分辨率和足夠的尺寸大小，以供一組學(xué)生同時(shí)觀察，本裝置采用的顯示器屏幕尺寸為79cm ，完全可滿足上述要求。
四、圖像調(diào)節(jié)
    同時(shí)接通顯微鏡照明光電源、攝像頭電源、顯示器電源，并使顯示器置于視頻狀態(tài)。觀察孔徑光闌處燈絲成像狀況，若光線有偏離則轉(zhuǎn)動(dòng)照明座校正燈絲位置至居中。轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦手輪（先粗調(diào)、后微調(diào)）至在顯示器上看清金相組織。調(diào)整視場(chǎng)光闌使之處于最佳狀態(tài)，以使成像具有高的分辯率和對(duì)比度。
    設(shè)置顯示器亮度、對(duì)比度、色彩等，使顯示的金相組織清晰，并使觀察者眼睛感覺舒適；改變或不用濾色鏡片（本顯微鏡配有黃色、綠色兩種濾色片），使成像最佳；轉(zhuǎn)動(dòng)孔徑光闌，可調(diào)節(jié)顯微鏡光源強(qiáng)弱，從而影響顯示效果，將之調(diào)節(jié)至與顯示器匹配狀態(tài)。
    移動(dòng)載物臺(tái)改變視場(chǎng)，選擇能代表試樣典型組織的最佳區(qū)域，并作詳細(xì)觀察。

五、試用情況及下一步設(shè)想改裝后的視顯微鏡已用于實(shí)驗(yàn)試運(yùn)行，顯示圖像清晰，觀察效果良好，得到了師生的一致歡迎。下一步我們?cè)O(shè)想突破了傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，應(yīng)用數(shù)碼技術(shù)，使之與數(shù)碼相機(jī)和計(jì)算機(jī)連接，取消傳統(tǒng)的暗室底片沖洗、照片印制等一套程序，使攝取的數(shù)據(jù)照片存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，隨時(shí)可打印成照片與報(bào)告，完成從金相照片的獲取、存儲(chǔ)、查詢、打印輸出到統(tǒng)一報(bào)告，管理的全過程自動(dòng)化。這樣可取消大量繁雜的暗室工作，又節(jié)約大量消耗材料，并且使照片的攜帶、保存、查詢、傳輸、管理實(shí)現(xiàn)了微機(jī)數(shù)字化。
六、聯(lián)系我們
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