TCSTM《金相显微镜使役性能评价方法》

ICS19.020

CCSN0

团体标准

T/CSTMXXXXX—2024

金相显微镜使役性能评价方法

Evaluationmethodoftheworkingperformanceofmetallographicmicroscopes

202X-XX-XX发布202X-XX-XX

实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX—2024

金相显微镜使役性能评价方法

重要提示（危险或警告或注意）：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未

指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康防护措施，并保证符合国家有关法规规

定的条件。

1范围

本文件规定了金相显微镜分辨率、视场范围、齐焦性能、清晰度和金相软件等使役性能评价方法。

本文件适用于钢铁及有色金属材料金相分析用显微镜。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅

该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2609显微镜物镜

GB/T6394金属平均晶粒度测定方法

GB/T13298金属显微组织检验方法

GB/T13962光学仪器术语

GB/T18254高碳铬轴承钢

GB/T22059显微镜放大率数值、允差和符号

GB/T27668.1显微术术语第1部分光学显微术

JJF(闵）1063体视显微镜校准规范

JJF1914金相显微镜校准规范

JB/T9328分辨力板

JB/T10077金相显微镜

3术语和定义

GB/T13962和GB/T27668.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1分辨率Resolution

量测或显示系统对细节的分辨能力，通过测量金相图像中相邻两个物点间的最小距离进行表征，单位为

um。

3.2目镜视场范围Eyepiecefield

目镜视场的规定数值,表示外置光阑目镜中以豪米为单位的视场光阑实际直径或内置光阑目镜中视场光

阑虚像的视直径。

[来源：GB/T27668.1，3.53.2]

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3.3图像采集视场范围Imageacquisitionfield

在100倍放大倍率下，金相显微镜拍摄数字图像对应样品的实际视场范围。

3.4齐焦Parfocalization

当用一个物镜对物体调焦清楚后,更换上其他放大率的物镜时,一般不需要再重新调焦或只作微量调焦就

能看清楚物体的功能。

[来源：GB/T13962，3.126]

4设备

4.1金相显微镜

由显微镜、适配镜、摄像器（CCD）、A/D（图像采集）、计算机构成的金相显微系统。

4.2测量工具

分度值为0.1mm和0.01mm的玻璃线纹尺，用于测量视场范围和成像清晰范围。

A1-A7分辨力板，2mm-100nm光栅格板，用于测量实际分辨率。

4.3测试样品

考察时选用轴承钢球化组织金相样品。

5评价项目和方法

5.1外观检查

仪器应具有下列标识：名称、型号、制造厂名（或公司名）、出厂日期、出厂编号和设备编号。

主机及配件齐全，各配件运行状态正常，镜头及功能模块转动时，无卡顿现象。

图像系统信号连接正常，软件界面能正常显示。

5.2目镜测微尺等效分度值

将分度值0.01mm测微尺放置在载物台上，将显微镜配备的目镜测微尺插入目镜内并调整好焦距，在100×、

200×、500×和1000×下逐一进行测量。调整载物台测微尺标尺轴线与显微镜目镜测微尺轴线平行，使载物台

测微尺和目镜测微尺在另一端格线重合(两端格线之间长度最好占图像80%的区域以上)，读出视场中另一端

重合处载物台测微尺的长度Ls和目镜测微尺的格值数n，并按照公式（1）计算出目镜测微尺在不同倍数下

每一格的等效分度值h(μm/格)。

퐿

h=푠（1）

푛

式中：Ls—目镜中观察载物台测微尺两条选定重合线之间长度，μm；

n—目镜测微尺两条选定重合线之间的格值数。

5.3放大倍率误差

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在100×、200×、500×和1000×下分别采集测微尺图像，选定图像中测微尺的实际长度值L0(选择测微尺长

度最好占图像80%的区域)，然后用图像软件自带的测量工具测量L0在图像中的长度L，则相对误差β按公式

（2）计算：

퐿−퐿

β=0×100%（2）

L

式中：L0—选定图像中测微尺的实际长度值，μm；

L1—选定图像中测微尺长度的软件测量值，μm；

β—放大倍率相对误差，%。

5.4分辨率

分辨率是指能够分辨出的相邻两个物点间的最小距离的能力，通常以分辨距离表示。分辨距离(r)可用公

式(3)计算：

r=0.61λ/nsinα（3）

式中：n为聚光镜和物镜之间介质的折射率（空气的折射率为1，油为1.5）；α为样品对物镜角孔径的半

角，sinα的最大值为1；λ为照明光源的波长（λ=0.55μm用于可见光）。

n、α和物镜数值孔径是物镜最重要的参数，其关系可由公式（4）表示：

NA=nsinα（4）

分辨率与物镜的数值孔径NA和光源波长有关，波长越短，数值孔径越大，则分辨率越高。

5.4.1理论分辨率

记录金相显微镜不同倍数物镜的数值孔径NA，根据公式（3）和（4）计算金相显微镜的理论分辨率。

5.4.2实测分辨率

根据金相显微镜物镜的理论分辨率在JB/T9328的A型分辨力板中选用合适板号的分辨力板置于载物台

上，利用调焦手轮与左右目镜的视度调节圈对视场中的分辨力板图案像调焦，尽可能使图案像清晰的面积为

最大，观察图案中各个不同线宽单元中的图案，记下清晰的图案中线宽最小的图案单元的号码。

根据分辨力板号与图案单元的号码查出线宽度b值，即为该镜头的实测分辨率(r′)。

对于分辨率较高的物镜（r＜1.25μm）也可采用扫描电镜用光栅格板或者轴承钢球化组织金相样品进行

测量。将光栅格板或者金相样品置于载物台上，利用调焦手轮调焦尽可能使图案像清晰的面积为最大，拍摄

照片并测量图像上光栅格板可分辨最小线宽距离或者金相样品可分辨球形颗粒边界的最小间距即为该镜头

的实测分辨率(r′)。

5.5视场范围

5.5.1目镜视场范围

在100倍放大倍率下，将测微尺至于载物台上，通过调焦使图案清晰，在目镜下测量可观测的圆形视场

实际直径。

5.5.2采集图像视场范围

在100倍放大倍率下，采用显微镜配备的CCD相机拍摄一张图片，用金相软件自带的测量工具测量计算

机屏幕上显示的实际视场范围。

5.6齐焦性能

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齐焦即当用一个物镜对物体调焦清楚后，更换上其他放大率的物镜时，一般不需要再重新调焦或只作微

量调焦就能看清楚物体的功能。齐焦性能的优劣是显微镜质量的一个重要标志，它与显微镜的机械结构有关。

同一样品在高倍（1000×）对焦清晰后，逐级缩小到500×、200×、100×，记录倍数变换后焦距调节数值。

5.7变倍齐中差

在变换不同倍数的物镜后，原视场中心物点的像在像面内的偏移量，称为变倍齐中差。变倍齐中差是衡

量金相显微镜质量的一个重要标志，它可以考察物镜转换器的定位功能。

将测微尺置于视场中心，在高倍（1000×）对焦清晰后，逐级缩小到500×、200×、100×，记录倍数变换

后中心点位置水平方向和上下方向的偏移量。

5.8视场光阑居中性

将视场光阑孔径调整到最小，如果视场光阑孔在视场中心位置，称为视场光阑居中性好；如果视场

观阑孔不在中心位置，若能调整旋钮使其调整到中心位置，亦可认为视场光澜居中性满足要求。

5.9清晰度

5.9.1清晰度比较

选用轴承钢球化组织样品，用金相显微镜拍摄1000×下的球状碳化物的明场像照片，对其图像清晰度进

行比较。

5.9.2成像清晰范围测量

采用JJF（闵）1063《体视显微镜校准规范》的测量方法对金相显微镜1000×的成像清晰范围进行测量。

将测微尺置于载物台上，朝向调为视场的左右方向。体视显微镜使用最高倍物镜，通过调焦使测微尺刻度像

清晰的范围为最大，拍摄图片并使用金相软件的测量工具分别测量视场左右方向长度以及测微尺刻度像清晰

的长度，视场左右方向成像清晰范围D1按公式（5）计算：

퐿′

D1=×100%（6）

L1

式中:L1-视场左右方向长度，μm；L'-测微尺刻度像清晰的长度，μm。

将测微尺朝向调为上下方向，按以上方法可得到体视显微镜视场上下方向成像清晰范围D2。

5.10电子成像评价

检查并记录显微镜电子成像系统中CCD相机的像素。

5.11金相分析软件评价

金相分析软件应该具备图像采集、标尺加注、亮度与灰度调节、尺寸测量、两相及多相面积百分含

量测量、晶粒度评级别评定、铸铁石墨评定基本功能。

通过晶粒度评级考察不同显微镜系统标尺设定的准确性、测量及计算准确性等。指定一张晶粒度级

别已知的晶粒度图片，参评显微镜按照GB/T6394《金属平均晶粒度测定方法》进行评级。

5.11.1面积法

载入已知图片，标定已知图片的放大倍率，打开软件中晶粒度评级方法的面积法，设定评价区域，

进行已知图片晶粒度面积法评定，计算晶粒度级别。

5.11.2截点法

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载入已知图片，标定已知图片的放大倍率，打开软件中晶粒度评级方法的截点法，利用软件中的截

点法评定晶粒度级别，要求计算平均截距，并提供原始数据，晶粒度级数小数点后保留2位。

6评价报告