microscope métallographique

Les microscopes métallographiques, également appelés microscopes à projection ou microscopes à chute, sont un type de microscope optique.

De manière générale, la plupart des microscopes industriels font référence aux microscopes métallographiques. Bien que le nom “métallurgique” leur soit donné, ils servent à observer la surface d’échantillons tels que les métaux, les minerais, les céramiques et les semi-conducteurs, qui ne permettent pas à la lumière de pénétrer facilement. Les microscopes métallographiques utilisent la lumière réfléchie par l’échantillon pour obtenir une image agrandie.

De même, les stéréomicroscopes utilisent la lumière réfléchie par l’échantillon pour effectuer des observations, mais les différences entre les deux sont les suivantes.

Comparaison entre microscopes métallographiques et stéréomicroscopes

	Microscopes métallographiques	Stéréo-microscopes
Grossissement	Plusieurs dizaines à plusieurs centaines de fois	Plusieurs fois à plusieurs dizaines de fois
Résolution	Élevée	Faible
Profondeur de champ	Peu profonde	Profonde
Objet d’observation	Surface lisse	Objet tridimensionnel
Méthode d’éclairage	Epi-illumination	Facultatif

Utilisations des microscopes métallographiques

Les microscopes métallographiques sont utilisés pour observer les structures métallographiques et les alliages, les céramiques, les semi-conducteurs, les composants électroniques à base de plastique, les roches et les minerais. Les utilisations spécifiques sont les suivantes :

• Observation des changements d’état des matières premières avant et après un traitement physique ou thermique sur les sites de coulée, d’affinage et de métallurgie des métaux.
• Inspection de défauts tels que de minuscules bosses et rayures qui ne sont pas visibles avec un stéréomicroscope sur les sites de traitement des matières plastiques et des produits semi-conducteurs
• Contrôle de la qualité sur les sites de production dans les secteurs des machines de précision, de l’électricité et de l’électronique.
• Recherche ou enseignement en métallographie, minéralogie, etc.

Principe des microscopes métallographiques

La plus grande différence entre l’observation en transillumination et en éclairage réfléchi est que les zones qui apparaissent sombres en transillumination apparaissent claires en réflexion. Par conséquent, les informations qui ne pourraient être vues avec un microscope biologique peuvent être compensées avec un microscope métallographique. Le microscope optique conventionnel pour l’observation des micro-organismes et des cellules est également appelé microscope optique à transmission. En effet, la lumière transmise à travers l’échantillon est amplifiée par la lentille de l’objectif et l’oculaire.

Les microscopes métallographiques sont également un type de microscope optique et ont la même structure générale que les microscopes biologique. Cependant, ils ont une structure unique pour l’observation d’échantillons à travers lesquels la lumière ne peut pas pénétrer à fort grossissement. Il s’agit du système optique d’épi-illumination, celui-ci éclaire l’échantillon à travers la lentille de l’objectif. Dans ce système optique, la lumière émise par la source lumineuse est réfléchie par un demi-miroir et atteint l’échantillon à observer à travers l’objectif. La lumière réfléchie par l’échantillon est ensuite observée par l’œil humain à travers l’objectif et l’oculaire.

Choisir un microscope métallographique

Il existe différents types de microscopes métallographiques : des microscopes portables qui peuvent être achetés pour moins de 700 euros aux microscopes plus grands qui peuvent coûter plusieurs milliers d’euros, si des options telles que des ensembles d’objectifs et des équipements d’imagerie sont incluses. Lors du choix d’un microscope métallographique, il est important de clarifier d’abord le but de l’utilisation. Lors du choix proprement dit, tenez compte des points suivants :

• Si la surface de l’échantillon doit être orientée vers le bas, ou si vous souhaitez changer rapidement d’échantillon, choisissez un microscope inversé dont le corps du miroir se trouve sous l’échantillon ; dans le cas contraire, choisissez un microscope vertical.
• Si l’objectif est d’observer les propriétés de polarisation, telles que l’anisotropie optique de l’échantillon, choisissez un microscope polarisant équipé en série d’un jeu de filtres polarisants.
• Si vous souhaitez également effectuer des observations par transillumination, un microscope capable de passer instantanément de l’éclairage par transillumination à l’éclairage par réflexion d’une simple pression est le meilleur choix.
• Si vous souhaitez prendre fréquemment des photos et des vidéos des images observées, un microscope trinoculaire permettant l’observation binoculaire avec un appareil photo est le mieux adapté.
• Si vous souhaitez déplacer l’échantillon avec précision à des grossissements élevés, tels que plus de 100x, choisissez une platine adaptée à votre objectif, telle qu’une platine mécanique ou une platine XY.

Autres informations sur les microscopes métallographiques

1. Principaux filtres optiques

Les microscopes métallographiques disposent des mêmes filtres que les microscopes biologiques pour vous aider à observer en détail les propriétés optiques de votre échantillon.

Filtres de conversion de la température de couleur (LB)
La température de couleur d’un échantillon dépend du type de lampe utilisé comme source d’éclairage. La couleur de l’échantillon observé dépend donc de la source lumineuse. La couleur de l’échantillon est l’un des facteurs d’observation les plus importants en microscopie optique.

Afin d’effectuer une comparaison correcte avec les couleurs décrites dans la littérature, il est nécessaire d’observer l’échantillon à la même température de couleur. Les filtres de conversion de la température de couleur sont utilisés pour obtenir la même température de couleur que la lumière du soleil, qui est la source de lumière la plus universelle.

Filtres de correction des couleurs (CC)
Les filtres de correction des couleurs (CC) apportent des ajustements subtils à la couleur en ajustant l’intensité de chacune des trois couleurs primaires de la lumière – rouge, vert et bleu – ou des trois couleurs primaires de la couleur – cyan, magenta et jaune.

Filtres polarisants
Les filtres polarisants se composent d’un polariseur, placé immédiatement après la source lumineuse devant l’échantillon, et d’un analyseur, placé entre l’échantillon et l’oculaire. L’état de polarisation de la lumière polarisée qui traverse le polariseur et est réfléchie par l’échantillon est déterminé par l’analyseur.

Comme l’état de polarisation change en fonction de la structure cristalline de l’échantillon et d’autres facteurs, l’utilisation de filtres de polarisation permet de déterminer les propriétés optiques des cristaux et la structure interne des polymères.

2. Préparation des échantillons pour le microscopes métallographiques

Lors de l’observation avec un microscope métallographique, la surface de l’échantillon doit être lisse et réglée de manière à ce que la lumière de l’objectif pénètre perpendiculairement dans l’échantillon. L’observation microscopique en lumière réfléchie offre un fort contraste en cas de rayures sur la surface de l’échantillon. Toutefois, il est souvent impossible de distinguer les différences d’orientation optique des cristaux ou les légères différences de composition.

Par conséquent, à moins que la surface ne soit lisse sans usinage, il peut être nécessaire de couper et de polir l’échantillon avant de l’observer, ou de recourir à un processus de gravure pour rendre les microstructures difficiles à voir plus faciles à observer.

Préparation des échantillons polis
Des fraises diamantées et des équipements de polissage sont utilisés pour couper et polir les échantillons à la taille appropriée. Des paillettes abrasives spéciales, appelées paillettes de polissage, sont également nécessaires pour passer de l’observation en lumière transmise à l’observation en lumière réfléchie, par exemple dans les études minéralogiques. La création de paillettes de polissage peut être automatisée dans une certaine mesure, mais une expérience et des connaissances suffisantes sont nécessaires pour créer des paillettes de polissage.

Processus de gravure
Si les joints de grains ou les microstructures qui devraient être présents ne sont pas visibles, cela peut souvent être résolu en attaquant la surface de l’échantillon. Il existe deux types de méthodes de gravure : la gravure chimique avec des acides et la gravure électrolytique.