光切顯微鏡

光切顯微鏡是採用光切法原理測量被測工件表面的微觀平面幅度的顯微鏡。所謂光切法，即以一把“光刀”去切割工件，使之微觀平面度的輪廓顯現出來，從而對其進行測量。測量對象除金屬表面外，還可對紙張、木材、塑膠等非金屬材料表面進行測量。

基本介紹

• 中文名：光切顯微鏡
• 外文名：Light-cutting microscope
• 測量原理：光切法
• 功能：測量工件表面不平度

概述

光切顯微鏡原理

儀器是採用光切法測量被測表面的微觀平面幅度 ，其工作原理，如下所示。

產生反射

波谷在S′點產生反射，通過觀測顯微鏡的物鏡，它們各成像在分劃板的a和a′點。在目鏡中觀察到的即為具有與被測表面一樣的齒狀亮帶，通過目鏡的分劃板與測微器測出a點至a′點之間的距離N，被測表面的微觀平面度h即可得出。

基本結構

光切顯微鏡由基座、立柱、橫臂、移動工作檯、顯微鏡主體和測微目鏡等組成。其外形結構如圖6-11所示。

圖6-11

工作原理和種類

光切顯微鏡以光切法工作原理測量表面粗糙度的輪廓峰高和谷深，其測量範圍為1.0μm～80μm。

用光帶剖切表面獲得截面輪廓曲線的方法稱為光切法。將一條細窄的光帶(狹縫)以45°傾斜角投影到被測表面上，光帶與表面相截的交線便反映出被測表面的微觀不平度輪廓形狀。這條光帶影像，可以從對應於投影光帶軸線的反射方向用顯微鏡觀察。圖6-12為光切顯微鏡工作原理示意圖。

圖6-12

從光源發出的光線經聚光鏡照亮狹縫，通過組合物鏡把狹縫成像於被測表面上，形成一條細窄光帶。投影狹縫像的顯微鏡光軸於被測表面法線成45°角，光帶由表面反射進入觀察鏡管。表面輪廓的波峰在S點反射，波谷在S'點反射，通過與投影鏡管相同的組合物鏡，分別成像於觀察顯微鏡的分劃板的a點和a'點，測出這兩點的距離N，便可求得峰谷高度h為

式中，M——顯微鏡放大倍率

功能及特點

光切顯微鏡是以光切法測量零件加工表面的微觀不平度。對於表面劃痕、刻線或某些缺陷的深度也可用來進行測量。光切顯微鏡特點：光切法特點是在不破壞表面的狀況下進行的，是一種間接測量方法，即要經過計算後才能確定紋痕的不平度。

光切法顯微鏡使用方法

（一）光切法顯微鏡可用測微目鏡測出表面平面度平均高度值R_Z，按國家標準，平面度平均高度值R_Z與表面粗糙度級別的關係如表1所示。

表 1

平面度平均高度值RZ/μm	相當於原精度等級
50-100	3
25-50	4
12.5-25	5
6.3-12.5	6
6.3	7
3.2	8
1.6	9

在測量時，所測量的表面範圍不少於五個波峰。

為使測量能正確迅速地進行，要求按表1內所列的數據選擇物鏡。

（二）被檢工作物的安放和顯微鏡調焦

1．被檢工件放在工作檯上時，測量表面之加工紋路應與顯微鏡光軸平面平行，即與狹縫像垂直。並使測量表面平行於工作檯平面（準確到1°）；對於圓柱形或錐形工件可放在工作檯上之V型塊上。

2．選擇適當的物鏡插在滑板上，拆下物鏡時應先按下手柄，插入所需的物鏡後，放鬆手柄即可。

3．接通電源變壓器和照明燈連線，調整粗調手輪和微調手輪調焦在測量平面上，使視場中出現最清晰的狹縫像和表面輪廓像。如果狹縫邊緣像（下面邊）與表面輪廓像不能同時調清晰時，可稍稍轉動手輪。一般情況下，請不要轉動它。

4．旋鬆測微目鏡之固緊螺釘，轉動測微目鏡使其中十字線處於水平，並用螺釘把它固定在這個位置上，此時目鏡內分劃板運動方向與狹縫像成45°角度。在這以後，就可以進行表面輪廓平面度的測量工作。

注意：為了正確地對圓柱體進行測量工作，必須同時調整工作檯和顯微鏡，使顯微鏡精確地調焦在圓柱頂端母線上。為此，需使工作檯垂直於圓柱體軸線移動（平行於加工條紋移動），必要時，對顯微鏡需重新調焦。

（三）輪廓平面度的測量

為測量表面輪廓平面度，需使狹縫平行的分划水平線與狹縫清晰邊緣（下面邊）最高點相切。然後記上在目鏡分劃板與測微鼓上的讀數，再使十字線的水平線與狹縫隙清晰邊緣最低點相切，第二次記下分劃板與鼓輪的讀數。

（四）帶輔助物鏡的物鏡放大倍數

為了確定物鏡放大倍數V，在進行輪廓平面測量時需對儀器備有0.01mm的標準刻度尺進行測量。首先將標準刻度尺放在儀器的工作檯上，調整標準刻度尺刻線清晰地成像在目鏡視場中，並且使其刻線和狹縫像垂直，分劃板十字線的運動方向與狹縫像平行。然後將分劃板十字線交點對準標準刻尺的一端，按測微目鏡的分劃板與測微鼓進行第一次讀數。把十字線交點移到標準刻度尺的另一端，再以同法進行第二次讀數。此時，測微目鏡的兩次讀數差與標準刻度尺選擇段刻度數之比，就是顯微鏡物鏡的放大倍數V。

（五）表面顯微輪廓的攝像

為了能在光切法顯微鏡上對顯微輪廓進行攝像，儀器上可安裝數碼攝像裝置（需另購適配鏡和數位相機）。攝像時，根據上述（二）的方法，在目鏡中得出清晰的像後，轉動手輪到攝像部位，然後參照數位相機的使用說明書進行操作、調焦，直至數位相機視屏中圖像輪廓清晰，線條分明。

光切法顯微鏡維修和保養

光切法顯微鏡系精密光學儀器，為維持儀器的原有精度和延長儀器的使用壽命，保證測量工作的順利進行，故對儀器必須細心的保養和使用。

1.儀器使用和安放地點須避免灰塵、潮濕、過冷、過熱及酸鹼性的氣體。

2.儀器使用環境要求：室內溫度15-25℃，濕度45%-85%。

3． 平時儀器不用時，應有保護罩蓋住，並放置乾燥劑。

4．透鏡表面若有灰塵，應先用軟毛筆拭去，方可進行拭擦。

5．透鏡的拭擦採用脫脂的棉花、紗布或透鏡紙，透鏡表面若有油漬時，可用脫指棉沾以少許酒精和混合液（或）輕輕擦拭。

6．儀器立柱及未塗漆的其它外表面，要塗以薄層潤滑油脂，對機械部分所附油脂，因日久硬化或灰塵積累，必須清洗，然後再擦上少許潤滑油脂。

7．儀器出廠前皆經過慎重校驗，為了保持原有精度，除允許移動的部分外，其餘部分如必須拆卸修理，應送有關修理部門或專責人員指導下方可進行。