金相顯微鏡是材料科學中觀察金屬及合金微觀組織的關鍵工具。本文結合實際操作經驗，系統梳理從樣品制備到圖像分析的全流程技巧，助力研究者高效獲取高質量金相數據。

一、樣品制備的精細化控制

機械拋光的階梯式工藝

粗拋階段：采用4-8μm金剛石磨料，配合呢絨拋光布，以“8”字形軌跡拋光，壓力控制在0.5-1 N/cm2，避免過度變形。

精拋階段：換用1μm金剛石研磨膏與短絨拋光布，拋光至1000倍鏡下無劃痕，過程中需持續加水冷卻。

化學腐蝕的時效性管理

鋼鐵材料推薦使用4%硝酸酒精溶液，腐蝕時間8-10秒，立即酒精清洗。

鋁合金采用10%氫氟酸水溶液，腐蝕3-5秒后迅速中和。

二、光學系統的動態優化策略

物鏡與照明模式的協同選擇

明場照明適用于常規組織觀察，暗場照明可增強晶界對比度。

觀察各向異性材料時，啟用偏振光模式并搭配λ/4波片。

孔徑光闌的分級調節

低倍觀察（<100×）時，光闌開至物鏡數值孔徑的70%，提升景深。

高倍觀察（>200×）時，光闌縮至物鏡數值孔徑的50%，提高分辨率。

三、操作流程的標準化管理

調焦的漸進式策略

初始定位使用5×物鏡，粗調至物鏡距樣品0.5-1 cm，側視觀察下降載物臺。

切換至高倍物鏡后，僅使用微調旋鈕，每次旋轉不超過1/4圈。

載物臺移動的軌跡規劃

觀察多區域時，按“S”形路徑移動載物臺，避免遺漏特征區域。

測量晶粒尺寸時，固定載物臺并旋轉樣品，確保統計代表性。

四、環境干擾的主動抑制

溫濕度的協同控制

實驗室溫度維持在20±2℃，濕度<60%，避免光學部件結露。

每日操作前運行顯微鏡自帶的溫濕度補償程序。

振動隔離的分層措施

顯微鏡置于氣墊隔振臺，周邊設備（如離心機）運行間隔>30分鐘。

操作時關閉空調系統，減少低頻振動干擾。

五、圖像采集與后期處理技巧

曝光參數的階梯式調整

低倍觀察時，曝光時間設置50-100 ms，避免過曝。

高倍觀察時，啟用自動曝光并手動微調，確保暗場細節保留。

噪聲抑制與銳化平衡

應用3×3像素中值濾波去除椒鹽噪聲，保留高頻細節。

銳化處理采用USM算法，強度50%，半徑1像素，避免偽影。

測量標尺的校準方法

每次更換物鏡后，使用標準千分尺校準圖像標尺。

100×物鏡標尺長度應為100 μm，誤差<2%。

六、常見問題的預防性處理

拋光布污染的控制

每拋光3個樣品后，更換拋光布并清潔拋光盤。

拋光膏采用滴管定量施加，避免交叉污染。

腐蝕不均的解決方案

腐蝕前用酒精超聲清洗樣品1分鐘，去除拋光殘留。

腐蝕液溫度控制在25±1℃，減少反應速率差異。

掌握金相顯微鏡的操作核心在于理解光與材料的相互作用機制。建議研究者建立參數記錄表，系統追蹤不同材料的Z佳配置。通過持續優化操作流程，可顯著提升數據重現性，為材料表征提供更可靠的微觀證據。