透反射金相显微镜是一种专门用于研究金属材料组织结构的精密光学仪器。采用高分辨率、低像散和良好的物镜系统，以及计算机辅助设计等新技术，为材料科学和工程学领域的研究提供了强大的工具。其原理是基于折射和反射现象。当光束穿过透镜到达样品表面时，一部分光线被折射进入样品内部，另一部分光线被反射回来。通过样品反射的光线，透反射金相显微镜能够揭示出材料的内部结构和组织。
一、光学系统
功能：实现光线的聚焦、放大与成像，是显微镜的核心部分。
组成与特点：
物镜组
类型：
低倍物镜（如4×、10×）：数值孔径（NA）较小，景深大，适合快速定位样品区域。
高倍物镜（如40×、100×）：NA值高（如100×油镜NA可达1.25），分辨率强，但景深浅，需精确调焦。
特殊物镜：如暗场物镜（斜射照明）、偏振物镜（带起偏/检偏功能）、荧光物镜（激发特定波长光）。
特点：物镜前端通常标注放大倍数、NA值及工作距离（WD），100×油镜需配合浸油使用以提升分辨率。
目镜组
类型：
普通目镜（如10×、15×）：提供二次放大，部分目镜带刻度（如视场直径18mm）用于测量。
高眼点目镜：适合佩戴眼镜者使用，出瞳距离长（>15mm）。
测微目镜：内置分划板（如0.1mm刻度），用于直接测量样品尺寸。
聚光镜系统
明场聚光镜：
结构：由多片透镜组成，可升降调节（如阿贝聚光镜NA=1.25）。
功能：将光源发出的光线聚焦成平行光，均匀照射样品。
暗场聚光镜：
结构：中心遮光板+环形透镜，使光线以斜角照射样品。
功能：仅散射光进入物镜，适用于观察晶界、缺陷等低对比度结构。
偏振聚光镜：
结构：内置起偏镜（偏振片），与检偏镜（物镜后端）配合实现偏振光观察。
补偿器与滤光片
补偿器：如λ/4或λ/2波片，用于增强偏振光观察中的相位差对比度。
滤光片：
绿色滤光片：减少眩光，提升图像清晰度。
黄色滤光片：适用于观察荧光样品，阻断激发光干扰。
二、机械系统
功能：支撑光学部件，实现样品定位与调焦。
组成与特点：
载物台
结构：
双层载物台：上层为样品放置平台（带X/Y轴移动旋钮），下层为基座。
旋转载物台：支持360°旋转，便于观察各向异性样品（如晶粒取向）。
功能：
移动范围：通常X/Y轴移动范围≥50mm，精度≤1μm。
固定装置：弹簧压片或磁性夹具，防止样品移动。
调焦机构
粗调焦手伦：
功能：快速调节载物台高度，使物镜接近样品（避免碰撞）。
特点：行程长（如20mm），但精度低（约10μm/转）。
微调焦手伦：
功能：精细调焦，实现图像清晰化。
特点：行程短（如0.2mm），精度高（≤0.1μm/转），部分显微镜配备微调焦限位装置防止过调。
物镜转换器
结构：旋转式转盘，可安装3-5个物镜。
特点：
定位精准：物镜切换后自动对齐光轴，偏差<1μm。
防撞设计：部分转换器配备弹簧缓冲装置，避免物镜碰撞样品。
三、照明系统
功能：提供稳定、可控的光源，支持透射与反射观察模式切换。
组成与特点：
光源类型
卤素灯：
特点：色温约3200K，光谱连续，适合明场/暗场观察。
寿命：约2000小时，需定期更换。
LED灯：
特点：寿命长（>50000小时）、节能、色温可调（如5500K白光）。
应用：支持荧光观察（需特定波长LED）。
汞灯/氙灯：
特点：高强度紫外光，适用于荧光显微镜。
照明模式
透射照明：
路径：光源→聚光镜→样品→物镜→目镜。
适用样品：薄片（如金相试样、透明聚合物）。
反射照明：
路径：光源→聚光镜→样品表面反射→物镜→目镜。
适用样品：不透明样品（如金属、陶瓷）。
透反射切换：
机制：通过旋转聚光镜或插入反射镜实现模式切换。
光阑控制
孔径光阑：
位置：位于聚光镜下方。
功能：调节进入物镜的光线锥角，控制分辨率与对比度。
视场光阑：
位置：位于光源出口处。
功能：限制照明区域，减少镜筒内部反射光。
四、图像采集与处理系统
功能：记录、分析显微图像，提升数据可用性。
组成与特点：
相机接口
类型：
C接口：标准接口，兼容多数工业相机。
F接口：适用于高分辨率科研相机（如sCMOS）。
特点：支持相机旋转（0°/90°/180°/270°），适应不同观察方向。
图像采集软件
功能：
实时显示：支持高帧率（如30fps）实时观察。
参数调节：曝光时间、增益、白平衡、对比度等。
标尺与测量：自动生成比例尺，支持长度、面积、角度测量。
图像处理：去噪、锐化、伪彩色增强、3D重建等。
输出与存储
格式：支持TIFF、JPEG、BMP等通用格式，部分软件支持RAW格式保留原始数据。
存储：内置硬盘或外接USB存储设备，容量≥1TB。
五、辅助模块（可选）
加热台：
功能：支持样品加热（如观察相变过程），温度范围室温至300℃。
冷却台：
功能：配合液氮冷却，观察低温相变或超导材料。
自动进样器：
功能：实现样品自动加载与卸载，提升高通量检测效率。
激光共聚焦模块：
功能：通过点扫描获取三维层析图像，分辨率达纳米级。
