顯微分析的進(jìn)展與趨勢

顯微分析的進(jìn)展與趨勢

目前，各類(lèi)顯微鏡及顯微技術(shù)都有新的發(fā)展，無(wú)論是在光源、光路設計、多用途附件聯(lián)機使用等方面都有改進(jìn)。為了提高顯微鏡的使用效果，擴大應用領(lǐng)域，使傳統的顯微鏡 從單純的目視、主觀(guān)的定性判斷，向顯示客觀(guān)的定量、自動(dòng)圖像處理方面發(fā)展。它和攝像系統聯(lián)機組成攝影顯微鏡；和計算機聯(lián)機組成顯微圖像分析儀；和分光鏡聯(lián)機組成顯微鏡 分光光度計和圖像儀；和數碼相機聯(lián)機組成數碼顯微鏡等。因此，顯微鏡的發(fā)展是不可估量的。

光學(xué)顯微鏡雖然簡(jiǎn)單方便，但是它的分辨率不高。盡管顯微鏡光學(xué)系統的設計和觀(guān)察方法都大大改進(jìn)，提高了觀(guān)察的效果和效率。特別是數碼技術(shù)使影像數字化，為定量金相 分析提供了條件。針對材料研究的多樣化要求顯微鏡各種功能的模塊化設計為擴展顯微鏡 的功能提供了一個(gè)好的平臺，如電動(dòng)臺、加熱臺，自動(dòng)聚焦、物鏡電動(dòng)化、觀(guān)察方式電動(dòng) 化等，為材料科學(xué)研究和產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了有利的工具。但由于光波波長(cháng)的限制，金相 顯微鏡的放大倍數從幾十倍到2000倍，極限分辨率為200nm左右，一般只能觀(guān)察金相組 織中幾十微米尺度的細節，而且也不能給出有關(guān)相的晶體結構、取向、缺陷和成分的信息。

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金相學(xué)在不斷充實(shí)新內容和擴大領(lǐng)域的同時(shí)，材料微觀(guān)形貌分 析測試的儀器處在不斷更新發(fā)展的狀態(tài)，從光學(xué)顯微鏡（0M）發(fā)展到電子顯微鏡 （TEM）、掃描電鏡（SEM）、場(chǎng)離子顯微鏡（FTM）和掃描激光聲成像顯微鏡（SPAM） 等。至今，電子顯微鏡的點(diǎn)分辨率已優(yōu)于0. 3nm,晶格條紋分辨率優(yōu)于0. 14nm,尤其是 高分辨透射電鏡可了解原子點(diǎn)陣的排列，打開(kāi)了觀(guān)察原子世界的大門(mén)。電子顯微鏡的使 用，使材料學(xué)科的發(fā)展進(jìn)入了 “極微世界”，成為各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)工作者*的重要工 具之一。

光學(xué)金相技術(shù)可以提供材料制備、加工和熱處理過(guò)程中相變和顯微組織演變的許多定 性和定量信息。但一般均*于一維或二維圖像的定量信息，難于直接用于建立組織結構 與材料性能或功能間的定量關(guān)系，或對所得關(guān)系難于給出具有實(shí)際物理意義的解釋?zhuān)哂?明顯的局限性。尤其是對不透明材料三維微觀(guān)組織不能直接可視，許多涉及三維顯微組織 的材料理論模型的驗證，難以實(shí)現顯微組織演變過(guò)程研究。因此，基于模型的材料體視學(xué) 研究、顯微組織的三維可視化研究、材料顯微組織的虛擬設計等仍然需要尋求新的輔助研 究方法。

材料微觀(guān)組織結構圖像的獲取、存儲和傳輸新方法以及更好的圖像處理、分析方法的 不斷出現和改進(jìn)，體視學(xué)原理與實(shí)驗技術(shù)的不斷發(fā)展和普及應用，計算機硬件與軟件能力 的高速發(fā)展均為材料顯微組織形態(tài)學(xué)由定性表征向定量表征、由二維觀(guān)測向三維幾何形態(tài) 信息測試的發(fā)展和應用提供了難得的機遇。借助材料顯微組織結構的計算機輔助模型化與 仿真設計，運用數理統計和圖像分析技術(shù)，由二維圖像來(lái)推斷三維組織圖像的科學(xué)稱(chēng)為體 視學(xué)，使組織圖像的定量分析（定量金相學(xué)）成為材料科學(xué)與工程發(fā)展*成功的實(shí)驗技術(shù)之一，也是金相學(xué)發(fā)展的趨勢。在未能實(shí)現材料組織三維可視化或雖已可視化但尚無(wú) 法獲得其定量表征數據的情況下，體視學(xué)分析可以用很小的代價(jià)獲得三維組織結構的無(wú)偏 的定量測量，從而成為*的、值得大力推廣的顯微組織定量分析與表征工具。