Излучение

В новых микроскопах успешно применяется большой крестообразный столик с коаксиальной подачей, расположенной под столиком перпендикулярно его поверхности. Такие столики имеют большую опорную площадь.

Механизм грубого перемещения воздействует либо на тубус или тубусодержатель, либо на предметный столик. Для обеспечения возможности установки на тубус специальных осветителей или на стол предметов большой толщины величина грубого перемещения тубуса или столика должна быть не менее 30 мм.

Механизм точной фокусировки устанавливают на микроскопах средних и больших увеличений, когда глубина резкого изображения становится меньше кинематической чувствительности механизма грубой фокусировки. Кроме прямого назначения — точной наводки на резкое изображение препарата, механизм иногда используют для измерения протяженности объекта вдоль оптической оси. Точность наведения на отдельные плоскости объекта зависит от глубины резкости Т. Расчет показывает, что для глубинных измерений с ошибкой не выше 1 мкм необходим объектив с апертурой не ниже 0,75.

Величина точного перемещения тубуса или предметного столика обычно не превышает 2— 2,5 мм.

Основными элементами механизма точной фокусировки являются направляющие и собственно механизм.

Виды контроля, проводимые с помощью микроскопа:

•Металлографический анализ

•Контроль геометрических размеров

•Обнаружение дефектов внутри объема прозрачных материалов

•Контроль состояния поверхности прозрачных и непрозрачных материалов

Металлографический анализ

Решаемые задачи:

анализ зернистости; определение размеров и распределения включений,

дефектов, частиц; соотношение площадей различных зон изображения; анализ пористости;

гранулометрический анализ; анализ толщины покрытия и глубины слоя;

металлографический анализ методом сравнения с эталоном;

определение геометрических параметров металлической сетки.

Структурные и фазовые составляющие стали

Относительное содержание перлита и феррита (ГОСТ 8233) Содержание ферритной фазы в прутках аустенитной стали (ГОСТ 11878) Степень дисперсности пластинчатого перлита (ГОСТ 8233)

Оценка карбидной сетки в инструментальной легированной стали

Анализ зерна в сталях и сплавах

Величина зерна (ГОСТ 5639; ASTM E112+ASTM E1382; DIN 50601; ISO 643)

Величина действительного зерна аустенита (ГОСТ 5639; ASTM E112+ASTM E1382, DIN 50601)

Степень анизотропии зерна

Ультрафиолетовая микроскопия

За последнее время ультрафиолетовая микроскопия получает все более и более широкое распространение, особенно в биологии и медицине. Это обусловлено тем, что основные процессы, происходящие в живой клетке, сопровождаются интенсивным поглощением в ультрафиолетовой (УФ) области спектра. Поэтому исследования в ультрафиолете позволяют получить большую количественную информацию о явлениях, сопровождающих биоэнергетические процессы.

Успешному развитию ультрафиолетовой микроскопии способствовали большие научные достижения, связанные с созданием новых эффективных источников и приемников излучения в УФ области и специальной оптики для этой области спектра, новых средств электроники и автоматики.

Ультрафиолетовые микроскопы в зависимости от метода, положенного в основу их работы, разделяются на фотографические и фотоэлектрические.

Повышенная точность измерений обеспечивается применением двухлучевой схемы с фотометрическим клином в качестве оптического компенсатора.

Оптическая схема несколько модифицируется в зависимости от выполняемых работ: для визуального наблюдения в проходящих ультрафиолетовых лучах, для визуального наблюдения с фазово-контрастным устройством и для микроспектрофотометрических измерений. Последний вид

работы обеспечивает наибольшую количественную информацию об исследуемом препарате. В этом случае препарат освещается сверху через объектив микроскопа.

Инфракрасная микросокопия

Применение инфракрасных (ИК) лучей в микроскопии существенно расширяет возможности исследований органических и неорганических микрообъектов.

Для повышения контрастности изображения применяют съемные светофильтры. Для предохранения микроскопа от теплового воздействия излучателя применяются теплофильтры.

Развитию инфракрасной микроскопии способствовало создание отечественных электроннооптических преобразователей с широкими пределами спектрального диапазона, охватывающими ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области спектра, с высоким коэффициентом преобразования и хорошей разрешающей силой.

В зависимости от способа освещения изучаемого объекта различают два вида телевизионных микроскопов:

Микроскопы с передающей телекамерой (изображение объекта проецируется на мишень передающей TV-камеры;

микроскопы с бегущим пятном.

Микроскоп с передающей телекамерой является комбинацией оптического микроскопа и телевизионного канала. Его изображение проецируется микрообъективом и окуляром на светочувствительный слой телевизионной камеры и далее с помощью электронной системы на экран кинескопа.

Микроскоп с передающей телекамерой можно применить для передачи изображения в естественных цветах при помощи любой системы цветного телевидения.

К передающей камере превращающей световую энергию в электрические сигналы, предъявляются весьма жесткие требования в части высокой чувствительности, малой инерционности, низкого уровня шумов.

Иногда телевизионный микроскоп этого типа снабжается счетным приспособлением Это бывает необходимо при определении запыленности помещений, подсчете числа аэрозолей, эритроцитов и лейкоцитов в крови и т.д. Счет частиц заменяется счетом электрических импульсов, произведенных частицами.

14. Эндоскопы. Жесткие эндоскопы. Гибкие эндоскопы на основе оптических волокон и светоприемных матриц. Измерительные эндоскопы.

Эндоскоп – устройство снабженное осветителем и оптической системой для осмотра внутренней поверхности объектов с полостями.

В основном эндоскопы позволяют решать задачи обнаружения дефектов и реже –измерение их параметров.

Современные эндоскопы подразделяют на жёсткие эндоскопы — с линзовыми, градиентными или волоконными трансляторами изображения, и гибкие эндоскопы, которые в основном построены на базе оптических волокон.

Изображения с любого типа эндоскопа могут посредством ПЗС или КМОП матрицы передаваться на аналоговый монитор или компьютер для записи и обработки.

Обычно увеличение эндоскопов лежит в пределах 0,5–5.

Контроль с помощью жёстких оптических средств

Современный жёсткий промышленный эндоскоп (бороскоп) - это прибор, представляющий собой нескольких оптических систем большой точности в которых используется сложное сочетание призм, ахроматических и простых линз. Источник света, размещенный перед объективом, обеспечивает освещение исследуемого участка поверхности.

Изображения наибольшей яркости получаются в эндоскопах большего диаметра и меньшей длины. При увеличении длины эндоскопа яркость изображения вследствие световых потерь уменьшается.

Схема бороскопа:

1 - Источник света; 2 – Экран; 3 - Призменная насадка; 4 – Объектив; 5 - Передающая оптическая секция; 6 – Окуляр; 7 - Корпус; 8 - Объект контроля.

Линзовыми эндоскопами можно обнаруживать царапины, трещины, коррозионные пятна, выбоины и другие дефекты размерами 0,03–0,08 мм в изделиях длиной до 10 м и диаметром 5– 100 мм и более.

Большинство жестких эндоскопов содержит линзовую систему передачи изображения, включающую в себя несколько последовательно расположенных линзовых оборачивающих систем с коллективными линзами между ними.

Так как угловые поля и относительные отверстия компонентов оборачивающих систем небольшие, то в их качестве традиционно используются ахроматические линзовые склейки (рисунок а).

Преследуя цель сократить количество оптических деталей в эндоскопе и упростить его изготовление, линзы оборачивающей системы можно выполнять одиночными, а для исправления хроматизма и сферической аберрации ввести афокальный двухлинзовый склеенный компенсатор (рисунок б).

Наиболее высокие значения оптических характеристик достигаются в эндоскопах, в системе передачи изображения которых используются так называемые стержневидные линзы (в).

Контроль с помощью гибких оптических средств.

Гибкий жгут для передачи света или изображения состоит из тонких оптических волокон, уложенных в пучок. Концы жгута собираются в жесткую конструкцию (проклеиваются или спекаются). Такой жгут можно сгибать, скручивать, смещать без ущерба для оптических и механических свойств волокон.

Волоконная оптика по сравнению с линзовыми устройствами обладает следующими достоинствами:

1.Большим апертурным числом, вследствие чего размеры оптического устройства значительно уменьшаются и снижаются требования к качеству материала, точности расчета и изготовления, а также к условиям эксплуатации.

2. Более высокой эффективности передачи лучистой энергии.

3.Минимальным оптическим искажением и более высокой разрешающей способностью, что позволяет получать высокоэффективные преобразователи изображения.

Наиболее существенными недостатками волоконной оптики являются: а) возможность появления «слепых» пятен на выходном торце из-за наличия больших неоднородностей в отдельных волокнах б) сложная и дорогостоящая технология изготовления высококачественных тонких волокон и структур из них; в) необходимость использования специальных устройств для передачи информации на вход (торец) и снятие её с выхода (торца) волоконной структуры.

В смотровых приборах малого диаметра, имеющих внутреннюю подсветку с помощью малогабаритной лампы накаливания, невозможно получить хорошее изображение и, следовательно, нельзя обеспечить надежный контроль исследуемой полости. Для устранения этого недостатка изготовляются эндоскопы с наружной подсветкой, использующие мощные проекционные лампы. Так же используют миниатюрные светодиоды.

Такая система, смонтированная снаружи волоконного световода, передает «холодный» свет на его противоположный конец, расположенный в исследуемой полости. Обычно такие световоды монтируются совместно со световодами для изображения.

Минимальный радиус гиба для жгута обычно равен 30-квадратному его диаметру. В настоящее время делают жгуты с сечением от 25 до 1 мм.

Разрешающая способность жгута зависит от диаметра нити. Например, при передаче дефекта шириной 0,1 мм на входном торце в натуральную величину диаметр нити должен составить менее 0,05 мм.

Схема гибкого эндоскопа бокового наблюдения на базе волоконных световодов.

1 – контролируемая поверхность; 2 – отклоняющая призма; 3 – объектив; 4 - когерентный световод; 5 – кольцо; 6 – корпус световода; 7 – некогерентный световод; 8 – источник света; 9 – окуляр; 10 – фотоприставка.

Видеоэндоскопы

Измерительные эндоскопы

15.Оптический контроль формы объектов. Классификация методов контроля формы по размерности информационных параметров.

Оптический контроль формы объектов.

К оптическим методам контроля формы относятся оптико-механический, триангуляционный, автоколлимационный, светового сечения, стереоскопический метод, голографический, интерференционный, рефлектометрический, лазерно-акустический, дальнометрический, метод спекл-интерферометрии.

Все перечисленные методы предлагается классифицировать, по критерию размерности получаемой информации за одномоментное измерение. В результате можно выделить три класса методов – одномерные, двумерные и трехмерные.

Водномерных методах за время одной экспозиции фотоприемного элемента формируется сигнал, несущий в себе информацию о координатах одной точки, принадлежащей контролируемой поверхности.

Вдвумерных методах при единовременном экспонировании фотоприемной матрицы записывается информация, позволяющая восстановить двумерное сечение контролируемого объекта.

Втрехмерных методах за одно экспонирование запоминается информация о трехмерной форме объекта.