ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оптические системы установок для из "Тепловая микроскопия материалов " Развитие тепловой микроскопии и особенно необходимость повышения предельной температуры нагрева исследуемых образцов — все это потребовало создания специальных оптических систем с приспособлением для защиты смотрового стекла от осаждения конденсата испаряющихся частиц и с высокотемпературным микроскопом, снабженным объективами с большим рабочим расстоянием для исследования в видимой области спектра. [c.86] Рассмотрим вначале некоторые наиболее распространенные устройства, предотвращающие выпадение конденсата частиц на смотровых стеклах. [c.86] Первые установки для тепловой микроскопии были снабжены приспособлениями в виде шторки или заслонки из металлического листа. Внутри рабочей камеры установки такая шторка при помощи электромагнитного толкателя, введенного через вакуумное уплотнение, перемещалась параллельно плоскости смотрового стекла. Шторка располагалась в промежутке между поверхностью образца и смотровым стеклом. Небольшое отверстие в ней на время наблюдения за структурой образца совмещалось с оптической осью объектива микроскопа, находящегося снаружи вакуумной камеры. При этом напыление на смотровое стекло происходило только во время наблюдения и фотографирования строения образца. Недостаток приспособления заключался в том, что после окончания опыта нужно было очищать смотровое стекло от слоя конденсата. [c.86] Более совершенным оказалось предложенное автором устройство, позволяющее изучать микроструктуру образца при высокой температуре (рис. 36). Между образцом 1 и смотровым стеклом 2, укрепленным в крышке 3 вакуумной камеры, находится неподвижный экран 4, в котором имеется прямоугольная щель 5, расположенная по оптической оси объектива против образца. [c.86] В промежутке между экраном и смотровым стеклом установлена подвижная планка с укрепленным на ней кварцевым плоскопараллельным стеклом 7. [c.86] В зарубежных устройствах для тепловой микроскопии, например в показанной на рис. 37 высокотемпературной нагревательной камере Ваку-терм фирмы Рейхерт (Австрия), защита смотрового стекла / от осаждения на нем частиц, испаряющихся с поверхности образца 2, осуществляется при помощи тонких кварцевых стекол, набор которых находится в бункере 3 внутри вакуумной рабочей камеры. Рычажный механизм 4, управляемый расположенной снаружи камеры рукояткой, поочередно выталкивает из бункера по одному стеклу и устанавливает их вблизи смотрового стекла против зоны испарения. По мере осаждения конденсата защитное стекло заменяется следующим, выталкиваемым из бункера, и перемещается в стекло-сборник внутри вакуумной камеры. [c.87] На поверхности стекла может разместиться до 15 слоев зон конденсата (при ширине прорези в экране 3 мм). Таким образом, общая длина пути напыления на защитном стекле S составляет около 2250 мм, что позволяет проводить длительные наблюдения за строением образца при температурах более высоких, чем при использовании описанных выше устройств. [c.90] Во время опытов, когда не требуется наблюдение за микроструктурой, осаждение сублимата на поверхности защитного стекла предотвращается подвижной заслонкой 25 (изображенная пунктиром в положении, когда она закрывает смотровую зону). Эта заслонка размещается в промежутке между образцом 1 и экраном 8. [c.90] На рис. 39 представлена принципиальная электрическая схема управления устройством, которое показано на рис. 38. Вакуумная рабочая камера 1 снабжена смотровым стеклом 2. Коническая зубчатая передача 3, служащая для вращения кварцевого стекла в вакуумной рабочей камере, соединена при помощи вала 4 с исполнительным механизмом 5 (внутри которого размещен двухобмоточный электрический однофазный двигатель и механический редуктор). На валу 4 укреплена втулка с резьбой 6, по которой при вращении вала перемещается гайка 7. Поворот гайки предотвращается направляющей 8. Накладка 9 воздействует в крайних положениях гайки 7 на нормально замкнутые концевые контакты 10 и 11. Эти контакты соединены с перекидным однополюсным выключателем 12, позволяющим включать исполнительный механизм 5 с вращением его вала в правую или левую стороны. В рабочей камере расположен также выключатель 13, закрывающий заслонку в зоне наблюдения за микроструктурой образца. Контакты его размыкаются при перемещении рукоятки 14. При этом автоматически останавливается исполнительный механизм и прекращается вращение кварцевого стекла в вакуумной рабочей камере. Концевые выключатели 10 м 11 устанавливаются в таком положении, что после окончания рабочего хода кварцевого стекла размыкается цепь питания исполнительного механизма. [c.90] Более совершенным является линзовый объектив типа МИМ-13СО конструкции Ленинградского оптико-механического объединения (ЛОМО), имеющий рабочее расстояние около 60 мм и апертуру 0,27. Этот объектив предназначен для опытного горизонтального высокотемпературного микроскопа типа УВТ-1 и, как показала практика, его удовлетворительно использовали в микроскопе МВТ-1. [c.91] С помощью данного микроскопа можно наблюдать и фотографировать микроструктуру металлических образцов в отраженном свете, в светлом поле при прямом и косом освещении. [c.92] Технические характеристики микроскопа МВТ-71 приведены ниже, а также в табл. 10—12. [c.92] Оптическая схема микроскопа МВТ-71 приведена на рис. 41. [c.93] Как уже отмечалось, микроскоп позволяет наблюдать микроструктуру образца в светлом поле, при прямом и косом освещении. В светлом поле при прямом освещении нить лампы источника света 1 проектируется коллектором 2 и осветительной линзой 3 в плоскость ирисовой апертурной диафрагмы 4. Диафрагма 5 коллектора 2 проектируется осветительной линзой 3 в плоскость ирисовой полевой диафрагмы 6. Апертурная диафрагма 4 проектируется осветительной линзой 7 в плоскость выходного зрачка объективов 8 или 9. Полевая диафрагма проектируется осветительной линзой 7 в бесконечность. Так как объективы 8 и 9 рассчитаны на длину тубуса бесконечность , то изображение полевой диафрагмы проектируется объективами в плоскость предмета. [c.93] Часть света из объектива после ахроматической линзы 11 проходит прямо через призму 15, затем через гомаль 17, отражается от плоского зеркала 18 и попадает на фотопластинку 19 при этом зеркало 20 должно быть выключено. Изображение в плоскости фотопленки 21 получается при введен- 4 ном в ход лучей зеркале 20 я Q помощью гомали 22. [c.94] Проекционные системы (гомали) 17 и 22 отъюстированы так, что если изображение образца сфокусировано в плоскость сетки окуляра, оно будет одновременно резким в плоскости фотопластинки 19 или фотопленки 21. Одновременно можно наблюдать за образцом и фотографировать на фотопластинку или фотопленку, так как призма /5 направляет в окуляр наименьшую часть света. Между объективом и образцом расположено кварцевое стекло 2S. [c.95] Опытная проверка возможностей микроскопа МВТ-71 показала, что он с успехом может заменить установленный на серийных отечественных установках для тепловой микроскопии типа ИМАШ и во многом устаревший микроскоп МВТ-1, а также может быть использован при разработке новых средств тепловой микроскопии. [c.95] Создание перспективных оптических систем с повышенной разрешающей способностью для тепловой микроскопии и, в частности, разработка объективов с большим рабочим расстоянием непосредственно связаны с развитием зеркальной и зеркально-линзовой оптики. Как известно [23], преимущество зеркально-линзовых объективов перед обычными линзовыми объективами заключается в том, что у них так называемый передний отрезок может более чем в четыре раза превышать фокусное расстояние, что позволяет по-новому решать ряд конструктивных задач проектирования оптических систем для средств высокотемпературной металлографии, для приборов локального микроспектрального анализа и других устройств. [c.95] На рис. 42 показан зеркально-линзовый объектив Дайсона с числовой апертурой А = 0,5 и увеличением 1. Выходящие из объектива О лучи проходят полупрозрачную защитную пластинку /, которая с помощью зеркала II направляет часть из них в плоскость а—а промежуточного изображения О. После этого изображение О проектируется с помощью обычного объектива III микроскопа в плоскость О , сопряженную с фокальной плоскостью окуляра. [c.95] В 1950 г. в Государственном оптическом институте (ГОИ) были разработаны специальные зеркально-линзовые насадки к объективам микроскопа, увеличивающие рабочее расстояние. В качестве примера на рис. 43 приведена оптическая система, состоящая из собственно объектива микроскопа с увеличением 40 и апертурой 0,65 (40x0,65) и микронасадки (компоненты / и //) с рабочим расстоянием 30 мм и увеличением 1, дающей промежуточное изображение О. Первая поверхность линзы I выполнена асферической и тщательно просветлена. Чтобы исключать влияние прямой засветки, на центральную часть линзы нанесен непрозрачный экран. [c.95] Вернуться к основной статье