เทคโนโลยีการวิเคราะห์การแตกหักด้วยกล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา
1. วิธีการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา
หลักการพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาที่ใช้ในวัสดุศาสตร์คือการสังเกตสภาพพื้นผิวของวัตถุโดยการสะท้อนแสงจากพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ เนื่องจากความแตกต่างในโครงสร้างจุลภาค โครงสร้างผลึก องค์ประกอบทางเคมี และความหยาบของพื้นผิวของวัสดุ การสะท้อนของแสงจึงแตกต่างกันไป ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของชั้นบุตามที่แสดงในรูปที่ 3-5
ความละเอียดสูงสุดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ และโดยทั่วไปสามารถกำหนดได้โดยเกณฑ์ Payleigh ซึ่งก็คือ d=0.61 แลมบ์/(N • A)
ในสูตร: d คือความละเอียด;
แลมบ์ คือ ความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น
N. A คือรูรับแสงตัวเลข
หากใช้ฟิลเตอร์สีเขียวในกล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา ค่า k สามารถประมาณเท่ากับ {{0}}.5 μ m และสำหรับช่องรับแสงตัวเลขที่ใหญ่กว่าที่อนุญาตโดยมี N · A เท่ากับ 1.4 จะเป็นไปไม่ได้ เพื่อแยกแยะโครงสร้างละเอียดที่มีขนาดเล็กกว่า 0.2 μm เนื่องจากข้อเสียโดยธรรมชาติของกำลังขยายต่ำและความลึกโฟกัสที่ตื้น ตัวอย่างของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบแท่งแยกจึงถูกจำกัดไว้ที่พื้นผิวแตกหักที่เรียบ ในขณะที่พื้นผิวแตกหักที่แข็งแกร่งซึ่งมีคลื่นขนาดใหญ่ไม่สามารถสังเกตและวิเคราะห์โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้
ในการวิเคราะห์ความล้มเหลวของการแตกหักนั้น กล้องจุลทรรศน์ทางโลหะวิทยาส่วนใหญ่จะใช้เพื่อสังเกตโครงสร้างจุลภาคของวัสดุและสัณฐานวิทยาของรอยแตกร้าว ซึ่งอยู่ในขอบเขตของการวิเคราะห์ทางโลหะวิทยา และจะไม่ขออธิบายรายละเอียดในที่นี้ เมื่อสังเกตรอยแตกร้าว ไม่เพียงแต่จะต้องสังเกตและวิเคราะห์ลักษณะทางสัณฐานวิทยา ทิศทาง คุณสมบัติ และจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของรอยแตกร้าวเท่านั้น แต่ยังต้องสังเกตและวิเคราะห์สถานการณ์รอบรอยแตกร้าวและร่างกายปกติ การเปลี่ยนแปลงใน ความแข็งระดับไมโครทั้งสองด้านของรอยแตกร้าว การกระจายตัวของสิ่งเจือปน และลักษณะทางสัณฐานวิทยาของออกไซด์หรือผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนภายในรอยแตกร้าว
เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีความก้าวหน้าใหม่ในการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อสังเกตกิ่งก้าน กับการเกิดขึ้นของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงชนิดใหม่พร้อมเลนส์คอนโฟคอลแพน นอกจากนี้ เทคโนโลยีการจำลองคาร์บอนแบบพลาสติกยังสามารถใช้ในการสังเกตสัณฐานวิทยาการแตกหักภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้
2. ใช้เครื่องมือวัดแสงหลัก
เครื่องมือที่ใช้ในเทคโนโลยีการวิเคราะห์การแตกหักด้วยกล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องมือเกี่ยวกับการมองเห็น เช่น กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาและกล้องจุลทรรศน์สเตอริโอพร้อมเลนส์คู่
เนื่องจากกล้องจุลทรรศน์ทางโลหะวิทยามีระยะโฟกัสลึกที่ตื้น พื้นผิวการแตกหักที่ศึกษาจึงจำเป็นที่จะค่อนข้างเรียบ แม้จะอยู่ใกล้กับระนาบมากก็ตาม กล่าวคือ โดยปกติแล้วจะไม่สามารถตรวจสอบพื้นผิวรอยแตกที่หยาบและไม่สม่ำเสมอโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้
เมื่อสังเกตพื้นผิวแตกหักภายใต้กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา กำลังขยายที่ใช้กันทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 100 ถึง 500 เมื่อใช้การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาเพื่อศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพื้นผิวแตกหัก จำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานแตกหักบนระยะกล้องจุลทรรศน์เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามอำเภอใจ การปรับข้อจำกัดการเอียงของพื้นผิวสังเกตการแตกหัก เพื่อให้ส่วนที่สังเกตได้ของการแตกหักนั้นตั้งฉากกับแกนลดแสงด้วยกล้องจุลทรรศน์
ลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่เป็นลูกคลื่นของพื้นผิวแตกหักทำให้ยากต่อการโฟกัสภาพอย่างเต็มที่ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ทางโลหะวิทยา ซึ่งหมายความว่าภายใต้กล้องจุลทรรศน์ทางโลหะวิทยาเท่านั้นที่จะได้ภาพที่ชัดเจนของพื้นที่เล็กๆ เพื่อเอาชนะข้อเสียเปรียบนี้ คุณสามารถเลือกพื้นที่การมองเห็นที่เล็กมากภายใต้สภาพแวดล้อมของกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอล x400 เพื่อถ่ายภาพโพลาร์ จากนั้นส่วนที่โฟกัสในภาพถ่ายที่มีมุมมองเดียวกันก็สามารถตัดออกได้โดยไม่ต้องวางรูปภาพเหล่านี้ ให้เป็นภาพเดียวตามตำแหน่งสัมพันธ์ของแต่ละส่วน วิธีนี้จะค่อนข้างยุ่งยากแต่จากมุมมองของการขยายการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงก็ยังเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหน่วยที่ปัจจุบันไม่มีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จะมีความสำคัญในทางปฏิบัติมากกว่า
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอีกประเภทหนึ่งคือกล้องจุลทรรศน์สเตอริโอแบบสองตา ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้กำลังขยายตั้งแต่ xl ถึง x 100 และมีความสามารถในการมองเห็นแบบสเตอริโอที่ชัดเจน สามารถจับคู่กับอุปกรณ์ถ่ายภาพได้
เมื่อเร็วๆ นี้ Mclachin ได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงซึ่งมีระยะโฟกัสที่ลึกมากขึ้น ซึ่งสามารถใช้ในการวิเคราะห์และศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของการแตกหักด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้
