Metallurgia meccanica

Ingrandimento lineare

Si definisce l'ingrandimento lineare come il rapporto tra dimensione dell'immagine e dimensione dell'oggetto e si indica con la lettera I.

Ritroviamo nell'immagine sottostante lo schema classico di costruzione dell'immagine, concentrandoci su due triangoli evidenziati, uno a destra ed uno a sinistra della lente, notiamo che sono simili.

Consideriamo poi anche i triangoli più piccoli trovandone due a destra e due a sinistra della lente ed anche questi sono simili.

Possiamo dunque ricavare le due espressioni nell'immagine di destra e trovare così una nuova espressione per l'ingrandimento lineare, il quale può essere trovato dunque conoscendo dove è posizionato l'oggetto e dove si trova il fuoco.

Ritornando al microscopio ottico vediamo come esso non sia composto da una sola lente ma da una composizione di lenti, tra questa composizioni le due principali sono la lente OBIETTIVO posta davanti.

La lente dell'oculare è posta abbastanza vicina all'oggetto per cui il fuoco coincide con l'immagine dell'oggetto. La distanza tra queste due lenti è detta lunghezza di camera. È importante dire che l'immagine creata dalla prima lente diventa l'oggetto della seconda lente, e grazie a questo riusciamo a vedere i dettagli dell'oggetto.

PARAMETRI RIGUARDANTI LE LENTI DEL MICROSCOPIO OTTICO:

• APERTURA NUMERICA (NA): L'apertura numerica di un obiettivo del microscopio è la misura della sua capacità di raccogliere la luce e di risolvere i dettagli del campione mentre si lavora a una distanza fissa di un oggetto (o campione). Dove α è uguale alla metà dell'angolo di apertura dell'obiettivo e n è l'indice di rifrazione del mezzo di immersione utilizzato tra

Data: 15 Aprile 2019

Materia: Metallurgia Meccanica

Autore: Vissani Nicola

Titolo: La microscopia ottica

L'obiettivo e il vetrino protettivo che protegge il campione (n = 1 per l'aria; n = 1.51 per l'olio o il vetro). → L'olio è uno dei mezzi di rifrazione più sofisticato. Essendo che il campione rimane in un punto fisso la lente deve raccogliere quanta più luce possibile emessa dal campione stesso (più luce, più dettagli). L'indice di rifrazione è il fattore condizionante nel raggiungere aperture numeriche superiori a 1. Sin(90°) = 1 suggerisce che l'apertura numerica è limitata non solo dall'apertura angolare, ma anche soprattutto dall'indice di rifrazione del mezzo -> Angoli di apertura superiori a 70-80 gradi si trovano solo negli obiettivi più performanti. Quindi per aumentare l'apertura numerica si lavora o sull'angolo di apertura della lente (limite massimo 90°) o sul mezzo di immersione della lente stessa o meglio sul suo indice di rifrazione.

RISOLUZIONE

Lo scopo fondamentale del microscopio, troppo spesso ignorato, è quello di aumentare il "potere risolutivo" dell'occhio. Definiamo quindi il potere risolutivo di un sistema ottico come la possibilità di ricavare un'immagine che mostri evidenti, distinti o "risolti", determinati "dettagli", corrispondenti a certe strutture dell'oggetto (nel nostro caso della microstruttura, nel caso della metallografia).

La risoluzione è definita come la distanza più piccola tra due punti osservabili come entità distinte. La risoluzione è limitata in assoluto da effetti di diffrazione (in un sistema primo di altre aberrazioni); ricordando sempre che la diffrazione è un fenomeno che influenza qualsiasi tipo di radiazione qualora incontri un ostacolo (apertura) con dimensioni confrontabili con la lunghezza.

Data: 15 Aprile 2019
Materia: Metallurgia Meccanica
Autore: Vissani Nicola

Titolo: La microscopia ottica

d’onda della radiazione stessa.→ In ogni microscopio la luce (o fascio di elettroni) passa attraverso strette aperture (le lenti e le aperture stesse); un fascio di luce parallelo dunque, passante attraverso strette aperture, forma su uno schermo posto dietro alle aperture una serie di coni (anziché un punto). Si osservano quindi dei cerchi chiamati anelli di Airy¸; questo succede a causa della natura ondulatoria della luce (ricordiamo che la luce ha una doppia natura: ondulatoria e corpuscolare) che quando attraversa un’apertura circolare, l’immagine di un oggetto puntiforme non è un punto ma una figura di Airy. Nell’immagine di sinistra vediamo i due cerchi concentrici di Airy dove lo spot centrale è quello con la maggiore intensità trasmessa, mentre nell’immagine di destra vediamo l’intensità generata dalla diffrazione attraverso due fori vicini dove la linea tratteggiata rappresenta il profilo combinato delle.intensità. Quindi avvicinando due aperture queste passano da essere percepite come due punti distinti per poi essere confuse ed infine essere sovrapposte. Rayleigh stabilisce dunque un criterio per la risoluzione che afferma "quando il massimo delle intensità di un disco coincide con il primo minimo del secondo disco, allora i due punti posso essere ancora distinti l'uno dall'altro" indicando quindi la condizione limite per la distinzione. Questa relazione dipende dalla lunghezza d'onda e questo può farci capire perché per riuscire a vedere cose più piccole passiamo da microscopio ottico (luce) a quello elettronico (fascio di elettroni). Data: 15 Aprile 2019 Materia: Metallurgia Meccanica Autore: Vissani Nicola Titolo: La microscopia ottica - ABERRAZIONI - Le lenti sono caratterizzate da alcune aberrazioni, ovvero degli errori sistematici intrinseci nelle lenti stesse. La 1° tipologia è quella dell'ABERRAZIONE.

SFERICA la quale è provocata dal fatto che la sfera non è la superficie ideale per realizzare una lente, ma è comunemente usata per semplicità costruttiva. Si manifesta quando i raggi distanti dall'asse vengono focalizzati ad una distanza differente dalla lente rispetto a quelli più centrali, quindi l'immagine non sarà nitida. Praticamente invece di avere un punto di fuoco ho una zona di fuoco.

Un'altra tipologia di aberrazioni che prendiamo in considerazione è quella dell'ABERRAZIONE CROMATICA ovvero una proprietà intrinseca del vetro che ha diversi indici di rifrazione a diverse lunghezze d'onda (esempio: prisma che divide la luce bianca in uno spettro). Peggiorano con l'aumentare della NA e lo fanno molto più rapidamente dell'aumento della risoluzione. Si possono correggere ma richiedono più elementi ottici, motivo per cui gli obiettivi ad alto NA sono costosi.

MICROSCOPIA OTTICA

realtà il microscopio ottico è formato da una sorgente, da delle lenti condensatrici, dalla lente obbiettivo e da quella proiettiva. L’oggetto che dobbiamo osservare sarà posto tra le lenti condensatrici e quella obbiettivo. Dalla sorgente arriverà la luce al nostro oggetto che sarà poi riemessa (non attraversa l’oggetto) sarà poi captata dalla lente obbiettivo ed ingrandita da quella proiettiva. Data: 15 Aprile 2019 Materia: Metallurgia Meccanica Autore: Vissani Nicola Titolo: La microscopia ottica → Il microscopio ottico come detto utilizza la luce ma è possibile effettuare una “modifica” su questa luce rendendola polarizzata. Questo metodo si usa per far coincidere la direzione di oscillazione della luce (o meglio: del piano di oscillazione dell'onda luminosa) con particolari direzioni in un cristallo ed avere informazioni su queste specifiche direzioni. La luce polarizzata si ottiene posizionando un polarizzatore.(sarebbe inpratica un selettore di direzione d'onda) davanti alla lente del condensatore del microscopio e posizionando un analizzatore dietrol'oculare. Usando questa disposizione, il campione viene illuminato daluce polarizzata in piano. Quando questa luce viene riflessa da una superficie isotropa, rimane piano polarizzata e rimane completamente estinta quando l'analizzatore viene ruotato. La luce che viene riflessa da una superficie anisotropa ha un componente perpendicolare al piano di polarizzazionedella luce incidente, quindi l'immagine non rimane estinta quando si ruota l'analizzatore, ma cambia alternativamente da scuro a chiaro ogni 90° di rotazione. Ciò si verifica perché le proprietà ottiche dei materiali anisotropi variano con la direzione cristallografica. Quindi utilizzo la luce polarizzata per riuscire a mettere in risalto l'anisotropia di alcuni materiali, in particolare metalli, per riuscire a caratterizzare al meglio la

Loro struttura. MICROSCOPIO OTTICO METALLOGRAFICO INVERTITO

Come possiamo vedere il campione è inglobato ed appoggiato su un piano, il campione viene poi illuminato ed al di sotto del piano dove è appoggiato il campione ci sono gli obbiettivi che possono essere ruotati tramite una ghiera. Possiamo vedere l'immagine sia dagli oculari che dallo schermo.

Data: 15 Aprile 2019

Materia: Metallurgia Meccanica

Autore: Vissani Nicola

Titolo: La microscopia ottica METALLOGRAFIA - WORKFLOW

La prima cosa che devo fare per studiare il mio materiale è capire cosa voglio osservare: mi basta vedere la superficie o devo vedere il cuore? Una volta capito, svolto il primo passo taglio il mio materiale ed ottengo il campione da studiare, lo avvolgo in una resina, ed utilizzo un attacco chimico che mi permetterà di studiare la microstruttura. Devo poi capire se le osservazioni che faccio sono statisticamente valide, se ho abbastanza immagini e con il giusto ingrandimento; quindi devo capire

Se i miei risultati sono veritieri e validi, ovvero se rispettano le normative.

Il primo passo da fare è dunque scelta del campione ed il prelievo. Questa prima fase ha lo scopo di isolare una zona rappresentativa di quanto si desidera osservare. Risulta essere molto importante la direzione del prelievo ed è bene prelevare più campioni dallo stesso pezzo, solitamente si prelevano campioni nelle 3 direzioni perpendicolari, per riuscire a caratterizzare la microstruttura nel suo complesso in modo che il nostro studio sia utile per le diverse tecniche di lavorazione meccanica (deformazioni plastiche severe, additive manufacturing (anisotropia)...).

Bisogna quindi prelevare un campione di dimensione e forma idonee ad essere manipolato nelle fasi successive di preparazione. Il prelievo può essere fatto attraverso diverse tecniche come: frattura / taglio con mola abrasiva, sega, elettroerosione, fresatura...