金相顯微鏡是將光學(xué)顯微鏡技、光電轉(zhuǎn)換技、計(jì)算機(jī)圖像處理技地結(jié)合在一起而開(kāi)發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品，可以在計(jì)算機(jī)上很方便地觀察金相圖像，從而對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析，評(píng)級(jí)等以及對(duì)圖片進(jìn)行輸出、打印。眾所周知，合金的成分、熱處理工藝、冷熱加工工藝直接影響金屬材料的內(nèi)部組織、結(jié)構(gòu)的變化，從而使機(jī)件的機(jī)械性能發(fā)生變化。因此用金相顯微鏡來(lái)觀察檢驗(yàn)分析金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要手段。
金相顯微鏡主要由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、附件裝置（包括攝影或其它如顯微硬度等裝置）組成。根據(jù)金屬樣品表面上不同組織組成物的光反射特征，用顯微鏡在可見(jiàn)光范圍內(nèi)對(duì)這些組織組成物進(jìn)行光學(xué)研究并定性和定量描述。它可顯示500～0.2m尺度內(nèi)的金屬組織特征。早在1841年，俄國(guó)人（п。п。Ансов）就在放大鏡下研究了大馬士革鋼劍上的花紋。至1863年，英國(guó)人（H.C.Sorby）把巖相學(xué)的方法，包括試樣的制備、拋光和腐刻等技移植到鋼鐵研究，發(fā)展了金相技，后來(lái)還拍出一批低放大倍數(shù)的和其他組織的金相照片。索比和他的同代人德國(guó)人（A.Martens）及法國(guó)人（F.Oond）的科學(xué)實(shí)踐，為現(xiàn)代光學(xué)金相顯微奠定了基礎(chǔ)。至20世紀(jì)初，光學(xué)金相顯微日臻完善，并普遍推廣使用于金屬和合金的微觀分析，迄今仍然是金屬學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)基本技。
金相顯微鏡是用可見(jiàn)光作為照明源的一種顯微鏡。分立式和臥式，見(jiàn)圖1［光學(xué)顯微鏡 a 立式顯微鏡 b 臥式顯微鏡］。它們都包括光學(xué)放大、照明和機(jī)械三個(gè)系統(tǒng)。
放大系統(tǒng)是影響顯微鏡用途和質(zhì)量的關(guān)鍵。主要由物鏡和目鏡組成。其光路見(jiàn)圖2［金相顯微鏡光路圖］。顯微鏡的放大率為：M顯＝L/f物×250/f目＝M顯×M目式中［m1］M顯——表示顯微鏡放大率；［m2］M物、［m3］M目和［f2］f物、［f1］f目分別表示物鏡和目鏡的放大率和焦距；L為光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度；250為明視距離。長(zhǎng)度單位皆為mm.
分辨率和象差透鏡的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量顯微鏡質(zhì)量的重要標(biāo)志。在金相技中分辨率指的是物鏡對(duì)目的物的小分辨距離。由于光的衍射現(xiàn)象，物鏡的小分辨距離是有限的。德國(guó)人阿貝（Abb）對(duì)小分辨距離（）提出了以下公式d＝λ/2nsinφ式中［kg2］［kg2］為光源波長(zhǎng)；n為樣品和物鏡間介質(zhì)的折射系數(shù)（空氣；＝1；松節(jié)油：＝1.5）；φ為物鏡的孔徑角之半。
從上式可知，分辨率隨著和的增加而。由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)［kg2］［kg2］在4000～7000之間。在［kg2］［kg2］角接近于90的有利的情況下，分辨距離也不會(huì)比［kg2］0.2m［kg2］更高。因此，小于［kg2］0.2m［kg2］的顯微組織，須借助于電子顯微鏡來(lái)觀察（見(jiàn)），而尺度介于［kg2］0.2～500m［kg2］之間的組織形貌、分布、晶粒度的變化，以及滑移帶的厚度和間隔等，都可以用光學(xué)顯微鏡觀察。這對(duì)于分析合金性能、了解冶金過(guò)程、進(jìn)行冶金產(chǎn)品質(zhì)量控制及部件失效分析等，都有重要作用。
象差的校正程度，也是影響成象質(zhì)量的重要因素。在低倍情況下，象差主要通過(guò)物鏡進(jìn)行校正，在情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正。透鏡的象差主要有七種，其中對(duì)單色光的五種是球面象差、彗星象差、象散性、象場(chǎng)彎曲和畸變。對(duì)復(fù)色光有縱向色差和橫向色差兩種。早期的顯微鏡主要著眼于色差和部分球面象差的校正，根據(jù)校正的程度而有消色差和復(fù)消色差物鏡。近期的金相顯微鏡，對(duì)象場(chǎng)彎曲和畸變等象差，也給予了的重視。物鏡和目鏡經(jīng)過(guò)這些象差校正后，不圖象清晰，并可在較大的范圍內(nèi)保持其平面性，這對(duì)金相顯微照相尤為重要。因而現(xiàn)已廣泛采用平場(chǎng)消色差物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡以及廣視場(chǎng)目鏡等。上述象差校正程度，都分別以鏡頭類型的形式標(biāo)志在物鏡和目鏡上。
光源早的金相顯微鏡，采用一般的白熾燈泡照明，以后為了亮度及照明效果，出現(xiàn)了低壓鎢絲燈、碳弧燈、氙燈、鹵素?zé)?、水銀燈等。有些性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈、燈能發(fā)出單色光。
照明方式金相顯微鏡與生物顯微鏡不同，它不是用光，而是采用反射光成像，因而須有一套的附加照明系統(tǒng)，也就是垂直照明裝置。1872年蘭（V.vonLang）出這種裝置，并制成了臺(tái)金相顯微鏡。原始的金相顯微鏡只有明場(chǎng)照明，以后發(fā)展用斜光照明以某些組織的襯度。
金相顯微鏡主要由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、附件裝置（包括攝影或其它如顯微硬度等裝置）組成。根據(jù)金屬樣品表面上不同組織組成物的光反射特征，用顯微鏡在可見(jiàn)光范圍內(nèi)對(duì)這些組織組成物進(jìn)行光學(xué)研究并定性和定量描述。它可顯示500～0.2m尺度內(nèi)的金屬組織特征。早在1841年，俄國(guó)人（п。п。Ансов）就在放大鏡下研究了大馬士革鋼劍上的花紋。至1863年，英國(guó)人（H.C.Sorby）把巖相學(xué)的方法，包括試樣的制備、拋光和腐刻等技移植到鋼鐵研究，發(fā)展了金相技，后來(lái)還拍出一批低放大倍數(shù)的和其他組織的金相照片。索比和他的同代人德國(guó)人（A.Martens）及法國(guó)人（F.Oond）的科學(xué)實(shí)踐，為現(xiàn)代光學(xué)金相顯微奠定了基礎(chǔ)。至20世紀(jì)初，光學(xué)金相顯微日臻完善，并普遍推廣使用于金屬和合金的微觀分析，迄今仍然是金屬學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)基本技。
金相顯微鏡是用可見(jiàn)光作為照明源的一種顯微鏡。分立式和臥式，見(jiàn)圖1［光學(xué)顯微鏡 a 立式顯微鏡 b 臥式顯微鏡］。它們都包括光學(xué)放大、照明和機(jī)械三個(gè)系統(tǒng)。
放大系統(tǒng)是影響顯微鏡用途和質(zhì)量的關(guān)鍵。主要由物鏡和目鏡組成。其光路見(jiàn)圖2［金相顯微鏡光路圖］。顯微鏡的放大率為：M顯＝L/f物×250/f目＝M顯×M目式中［m1］M顯——表示顯微鏡放大率；［m2］M物、［m3］M目和［f2］f物、［f1］f目分別表示物鏡和目鏡的放大率和焦距；L為光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度；250為明視距離。長(zhǎng)度單位皆為mm.
分辨率和象差透鏡的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量顯微鏡質(zhì)量的重要標(biāo)志。在金相技中分辨率指的是物鏡對(duì)目的物的小分辨距離。由于光的衍射現(xiàn)象，物鏡的小分辨距離是有限的。德國(guó)人阿貝（Abb）對(duì)小分辨距離（）提出了以下公式d＝λ/2nsinφ式中［kg2］［kg2］為光源波長(zhǎng)；n為樣品和物鏡間介質(zhì)的折射系數(shù)（空氣；＝1；松節(jié)油：＝1.5）；φ為物鏡的孔徑角之半。
從上式可知，分辨率隨著和的增加而。由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)［kg2］［kg2］在4000～7000之間。在［kg2］［kg2］角接近于90的有利的情況下，分辨距離也不會(huì)比［kg2］0.2m［kg2］更高。因此，小于［kg2］0.2m［kg2］的顯微組織，須借助于電子顯微鏡來(lái)觀察（見(jiàn)），而尺度介于［kg2］0.2～500m［kg2］之間的組織形貌、分布、晶粒度的變化，以及滑移帶的厚度和間隔等，都可以用光學(xué)顯微鏡觀察。這對(duì)于分析合金性能、了解冶金過(guò)程、進(jìn)行冶金產(chǎn)品質(zhì)量控制及部件失效分析等，都有重要作用。
象差的校正程度，也是影響成象質(zhì)量的重要因素。在低倍情況下，象差主要通過(guò)物鏡進(jìn)行校正，在情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正。透鏡的象差主要有七種，其中對(duì)單色光的五種是球面象差、彗星象差、象散性、象場(chǎng)彎曲和畸變。對(duì)復(fù)色光有縱向色差和橫向色差兩種。早期的顯微鏡主要著眼于色差和部分球面象差的校正，根據(jù)校正的程度而有消色差和復(fù)消色差物鏡。近期的金相顯微鏡，對(duì)象場(chǎng)彎曲和畸變等象差，也給予了的重視。物鏡和目鏡經(jīng)過(guò)這些象差校正后，不圖象清晰，并可在較大的范圍內(nèi)保持其平面性，這對(duì)金相顯微照相尤為重要。因而現(xiàn)已廣泛采用平場(chǎng)消色差物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡以及廣視場(chǎng)目鏡等。上述象差校正程度，都分別以鏡頭類型的形式標(biāo)志在物鏡和目鏡上。
光源早的金相顯微鏡，采用一般的白熾燈泡照明，以后為了亮度及照明效果，出現(xiàn)了低壓鎢絲燈、碳弧燈、氙燈、鹵素?zé)?、水銀燈等。有些性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈、燈能發(fā)出單色光。
照明方式金相顯微鏡與生物顯微鏡不同，它不是用光，而是采用反射光成像，因而須有一套的附加照明系統(tǒng)，也就是垂直照明裝置。1872年蘭（V.vonLang）出這種裝置，并制成了臺(tái)金相顯微鏡。原始的金相顯微鏡只有明場(chǎng)照明，以后發(fā)展用斜光照明以某些組織的襯度。
