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正置金相顯微鏡的光學原理基于幾何光學與反射成像技術，其核心在于通過精密的光學系統放大金屬材料的微觀結構。其工作原理為：光源發出的光線經聚光鏡聚焦后，以垂直或斜射方式照射樣品表面，金屬樣品因不透明特性，僅通過表面反射光成像。反射光經物鏡收集后形成倒立實像，再通過目鏡二次放大為虛像，最終呈現于觀察者視野。這一過程中，物鏡的數值孔徑與光波長共同決定分辨率，而棱鏡組的應用則確保圖像方向與樣品實際方向一致，克服了傳統倒置成像的局限性。
成像質量優化需從硬件配置與操作參數兩方面協同調控。硬件層面，需選用高數值孔徑物鏡與消色差設計目鏡，以減少像差并提升分辨率；配備柯勒照明系統，通過調整孔徑光闌控制入射光角度，可增強晶界對比度，尤其適用于暗場觀察。軟件層面，照明方式的選擇至關重要：反射照明適用于金屬晶粒觀察，而偏光照明可強化各向異性相的識別。操作時需遵循“低倍定位-高倍聚焦”原則，先以10×物鏡粗調焦距，再切換至50×或100×物鏡微調，避免壓碎樣品；同時，通過視場光闌調節觀察范圍，可減少鏡筒內部反射干擾。
圖像采集階段，需結合動態范圍與信噪比優化參數。例如，采用高動態范圍攝像頭可避免過曝或欠曝，而低噪聲傳感器則能提升細節還原度。后處理時，利用圖像分析軟件進行灰度校正與對比度增強，可進一步凸顯晶界或相界特征。此外，定期校驗系統標尺，確保放大倍數準確性，是定量分析晶粒尺寸或相占比的基礎。
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