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金相显微镜是对金属材料的金相组织进行分析的重要光学仪器。金相学主要指借助光学(金相)显微镜和体视显微镜等对材料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学科分支，既包含材料显微组织的成像及其定性、定量表征，亦包含必要的样品制备、准备和取样方法。其主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒(亦包括可能存在的亚晶)、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷(例如位错)的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等。
金相显微镜具有特殊的照明系统。它的照明光源大都装置在镜体的侧面或后下方，为了达到使光线能摄入物镜再摄入目镜的目的，就必须在两光轴的交点装上一个反射镜(平面镜或棱镜)使光线垂直转向，如果光源设计在金相显微镜的底部时，其照明光束直接通过物镜射到金相试样表面，由试样表面反射给物镜而成像，最后再由反射镜作垂直转向，由于其起垂直照明的作用，故称为“垂直照明器”。
金相显微镜是采用不同形式的反射镜使光束(或象)转向，照明方式有明视场和暗视场照明两种。
1.明视场照明
明视场照明是金相显微镜常用的一种照明方式，它是依靠垂直照明器将光源的光线发射给物镜，由物镜再将垂直或近似垂直的光线，照射在金相试样的磨面上。然后由试样磨面上反射过来的光线又垂直通过物镜给予放大，后由目镜再予以二次放大。在一般老式的金相显微镜中，常选用45度倾斜平面玻璃和全反射棱镜作为垂直照明器。大型卧式金相显微镜，其明视场照明系统中，大部分都具备这两种照明装置，它的变化依靠手柄的前后或左右移动来实现。平面玻璃和全反射棱镜作为垂直照明器，虽然都既能反射光线也能透射光线。
2.暗视场照明
暗视场和明视场的不同之处，主要是光程的分布和照明效果。光源的平行光线被环形光栏阻挡，中心的光线不能通过，就形成了空心的环形光束射入垂直照明器，从而使光线经过物镜的外围透射在特制反射聚光镜上，由它将光线反射在金相试样的磨面上，因其反射过来的光倾斜角度极大，如果试样是个抛光镜面，使试样上的光线仍以极大的倾斜度向反方向反射，不可能进入物镜，故视域呈一片黑暗色，只有试样的凹洼处光线发射进入物镜，故在显微镜暗场下观察试样时和明视场下恰恰相反。
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