工具显微镜的七种观察方法

1. 轮廓照明法（表面光照明法）

• 原理：光源从被测物体的上方斜向照射，光线在物体表面反射后进入物镜成像。这是常用的一种方法。

• 应用：主要用于观察和测量工件的表面轮廓、刻线、瑕疵、形状等。例如，测量螺纹的牙型、零件的轮廓尺寸、刀具的刃口形状等。

• 特点：类似于在普通显微镜下观察不透明物体，看到的是物体的表面反射像。

2. 透射照明法（轴切法）

• 原理：光源从工件的下方垂直向上照射，光线透过工件（或工件与载物台之间的空隙）进入物镜。为了精确测量圆柱体直径或螺纹中径等，常在光路中放置测量刀，利用其刃口与工件轮廓相切来进行测量，故又称“轴切法"。

• 应用：精确测量圆柱体的直径、螺纹的中径、螺距、以及各种孔和槽的尺寸。

• 特点：测量精度非常高，是工具显微镜进行高精度尺寸测量的核心方法之一。

3. 反射照明法（垂直照明法）

• 原理：光源通过半透半反镜，从物镜内部垂直向下照射到工件表面，反射光再通过同一物镜成像。

• 应用：特别适用于观察工件表面的微观形貌、如划痕、凹坑、镀层状态、以及高反射率金属表面的细节。

• 特点：提供类似于金相显微镜的正面照明效果，能清晰地显示表面细节，而不是轮廓。

4. 斜向照明法

• 原理：将透射照明光源（下光源）偏离中心位置，使光线以一定角度斜向照射工件。

• 应用：

• 增强对比度：对于透明或半透明工件（如玻璃刻度），斜光可以产生阴影，使边缘更加清晰，提高瞄准精度。

• 观察特定结构：可以凸显某些特定的轮廓特征。

• 特点：利用“阴影效应"来改善成像质量，是透射照明的一种重要补充。

5. 暗场照明法

• 原理：使用一个特殊的环形光阑，使中心光线被遮挡，只有周边光线以极大的倾斜角照射到工件上。如果工件表面平整，光线会全部反射出物镜视野，视场呈黑暗；如果表面有微小起伏或颗粒，这些结构会将光线散射进物镜，从而在暗背景中呈现明亮的像。

• 应用：检测工件表面的微小瑕疵、如划痕、麻点、灰尘、以及微细的纹理。对表面粗糙度非常敏感。

• 特点：背景暗，缺陷亮，对比度高，非常适合检测表面质量。

6. 干涉相衬法

• 原理：在显微镜光路中引入特殊的相衬棱镜和环状光阑，将人眼无法分辨的相位差信息转换为明暗差（振幅差），从而增强透明或反射率相近物体的可见度。

• 应用：观察表面极其平坦但存在微小高度差的样品，如抛光表面的微观不平度、薄膜厚度、生物样品等。在工具显微镜上常用于检测超精加工表面的质量。

• 特点：能将人眼不可见的“相位物体"变为可见，是观察无色透明或低对比度样品的利器。

7. 光斑法（点光阑法）

• 原理：这是一种特殊的对焦方法，而非观察方法。它使用一个极小的孔径光阑（点光阑），当物镜精确对焦在工件表面时，目镜中会看到一个非常小而清晰的亮斑；如果离焦，光斑会迅速变大变模糊。

• 应用：实现高精度的垂直方向对焦，对于需要精确确定Z轴位置（高度）的测量至关重要。

• 特点：对焦精度远高于普通观察对焦，是实现三维坐标精确测量的关键步骤。

总结

这些观察方法的灵活运用，使得工具显微镜不仅是一个测量尺寸的工具，更成为一个强大的表面质量分析和微观形貌观察平台。在实际操作中，操作者会根据被测工件的材质、形状、透明度以及测量目标，选择最合适的一种或多种组合方法。