1. 轮廓照明法(表面光照明法)
原理:光源从被测物体的上方斜向照射,光线在物体表面反射后进入物镜成像。这是常用的一种方法。
应用:主要用于观察和测量工件的表面轮廓、刻线、瑕疵、形状等。例如,测量螺纹的牙型、零件的轮廓尺寸、刀具的刃口形状等。
特点:类似于在普通显微镜下观察不透明物体,看到的是物体的表面反射像。
2. 透射照明法(轴切法)
原理:光源从工件的下方垂直向上照射,光线透过工件(或工件与载物台之间的空隙)进入物镜。为了精确测量圆柱体直径或螺纹中径等,常在光路中放置测量刀,利用其刃口与工件轮廓相切来进行测量,故又称“轴切法”。
应用:精确测量圆柱体的直径、螺纹的中径、螺距、以及各种孔和槽的尺寸。
特点:测量精度非常高,是工具显微镜进行高精度尺寸测量的核心方法之一。
3. 反射照明法(垂直照明法)
原理:光源通过半透半反镜,从物镜内部垂直向下照射到工件表面,反射光再通过同一物镜成像。
应用:特别适用于观察工件表面的微观形貌、如划痕、凹坑、镀层状态、以及高反射率金属表面的细节。
特点:提供类似于金相显微镜的正面照明效果,能清晰地显示表面细节,而不是轮廓。
4. 斜向照明法
原理:将透射照明光源(下光源)偏离中心位置,使光线以一定角度斜向照射工件。
应用:
增强对比度:对于透明或半透明工件(如玻璃刻度),斜光可以产生阴影,使边缘更加清晰,提高瞄准精度。
观察特定结构:可以凸显某些特定的轮廓特征。
特点:利用“阴影效应”来改善成像质量,是透射照明的一种重要补充。
5. 暗场照明法
原理:使用一个特殊的环形光阑,使中心光线被遮挡,只有周边光线以极大的倾斜角照射到工件上。如果工件表面平整,光线会全部反射出物镜视野,视场呈黑暗;如果表面有微小起伏或颗粒,这些结构会将光线散射进物镜,从而在暗背景中呈现明亮的像。
应用:检测工件表面的微小瑕疵、如划痕、麻点、灰尘、以及微细的纹理。对表面粗糙度非常敏感。
特点:背景暗,缺陷亮,对比度高,非常适合检测表面质量。
6. 干涉相衬法
原理:在显微镜光路中引入特殊的相衬棱镜和环状光阑,将人眼无法分辨的相位差信息转换为明暗差(振幅差),从而增强透明或反射率相近物体的可见度。
应用:观察表面极其平坦但存在微小高度差的样品,如抛光表面的微观不平度、薄膜厚度、生物样品等。在工具显微镜上常用于检测超精加工表面的质量。
特点:能将人眼不可见的“相位物体”变为可见,是观察无色透明或低对比度样品的利器。
7. 光斑法(点光阑法)
原理:这是一种特殊的对焦方法,而非观察方法。它使用一个极小的孔径光阑(点光阑),当物镜精确对焦在工件表面时,目镜中会看到一个非常小而清晰的亮斑;如果离焦,光斑会迅速变大变模糊。
应用:实现高精度的垂直方向对焦,对于需要精确确定Z轴位置(高度)的测量至关重要。
特点:对焦精度远高于普通观察对焦,是实现三维坐标精确测量的关键步骤。
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