Microscopia
Ispezione del campione
La microscopia viene utilizzata per l'ispezione dei campioni e prevede l'utilizzo di ingrandimenti ottici o digitali per migliorare la visibilità di piccoli particolari. Ciò contrasta con la macroscopia, che prevede l'ispezione di un campione a occhio nudo.
La microscopia ottica viene utilizzata per l'ispezione a ingrandimenti fino a 1.000 volte la durata delle microstrutture. La microscopia elettronica con ingrandimenti fino a 500.000 volte, viene generalmente utilizzata per l'analisi dei guasti nei laboratori di ricerca e sviluppo e negli istituti didattici.
Tipi di Microscopia
Nei test materialografici si utilizzano quattro tipi di microscopia, a seconda della natura del pezzo e dell'obiettivo dell'esame. Vediamoli insieme di seguito.
Microscopia ottica
Nella microscopia ottica si utilizzano diversi filtri per migliorare il contrasto e accentuare specifiche caratteristiche, in base alle proprietà del materiale. A tale scopo vengono generalmente utilizzati ingrandimenti compresi tra 2,5 e 1.000 volte. Nella metallografia, la luce riflessa è il tipo di microscopia ottica più frequentemente utilizzato. Si utilizza anche la microscopia ottica a luce trasmessa, soprattutto per campioni mineralogici.
Microscopia ottica stereoscopica
Il microscopio stereoscopico è una variante del microscopio ottico, progettato per l'osservazione a basso ingrandimento di un campione utilizzando la luce riflessa dalla superficie del campione stesso.
Microscopia elettronica a scansione
Un microscopio elettronico a scansione (SEM) è un tipo di microscopio elettronico che produce immagini di un campione scansionando la sua superficie con un fascio di elettroni focalizzato. Gli elettroni interagiscono con gli atomi del campione, generando vari segnali che possono essere tradotti in informazioni sulla topografia della superficie e sulla composizione del campione.
Microscopia elettronica a trasmissione
La Microscopia elettronica a trasmissione (TEM) utilizza un fascio di elettroni che passa attraverso un campione ultrasottile mentre interagisce con esso. I segnali generati possono essere tradotti in vari tipi di informazioni, come il tipo e l'orientamento dei vari cristalli.
Microscopia ottica
Microscopia elettronica a scansione
Microscopia ottica stereoscopica
Microscopia elettronica a trasmissione
Come utilizzare la microscopia ottica in luce
Le condizioni della superficie del campione influenzano la luce riflessa o trasmessa. Il livello accettabile di questo effetto è definito dal tipo di analisi richiesta.
Una preparazione corretta del campione è essenziale per ottenere la qualità superficiale e il contrasto richiesti.
L'immagine della superficie si basa sull'interazione tra la luce e la superficie. Diverse sorgenti luminose, come LED, alogene o mercurio, insieme a diversi tipi di illuminazione, come quella coassiale, anulare o puntiforme, coprono un'ampia varietà di superfici da ispezionare da analizzare per determinare le proprietà della superficie, come rugosità, colore e allineamento.
Una corretta illuminazione è essenziale per esaminare topografie complesse.
3. Filtri
Il contrasto in campo chiaro (BF) è la tecnica di contrasto più comune. Si possono distinguere solo i dettagli che presentano una differenza di riflettività.
Tecniche di contrasto come il campo scuro (DF), il contrasto di interferenza differenziale (DIC) e la luce polarizzata (POL) consentono di osservare dettagli diversi da quelli osservati nella microscopia ottica.
La scelta dei filtri dipende dalla natura della superficie e dalle caratteristiche e dai dettagli da esaminare.
Lo sfondo nero permette di distinguere i colori originali dei diversi strati di plastica.
Graffi sottili, pori e pullout si distinguono meglio in DF (campo scuro) che in BF (campo chiaro). Irregolarità come pori o cricche riflettono la luce sulla lente, mentre tutte le aree ben lucidate rimangono scure. Questa tecnica consente una facile differenziazione di pori e inclusioni, la propagazione di microfessurazioni e la valutazione della qualità di lucidatura.
Le fasi semi-opache si riconoscono dal loro colore, come le inclusioni di ossido di rame (Cu2O) che sono grigie su fondo chiaro, ma che in una matrice di rame si distinguono per il loro colore rosso granato su campo scuro.
Si utilizza per:
- Ottenere una struttura contrastante di metalli anisotropi ottici difficili da attaccare, come alcune leghe di titanio e stagno, berillio o uranio.
- Identificare vari componenti intermetallici e inclusioni grazie ai loro caratteristici effetti anisotropi.
- Differenziare le fasi anisotrope dalle fasi isotrope.
- Verificare se la superficie dei metalli isotropi può essere resa otticamente attiva mediante attacco (come, l'anodizzazione).
Il contrasto interferenziale (DIC) permette di evidenziare i rilievi; alcuni tipi di fasi intermetalliche possono essere rilevate ad esempio, facendo riferimento alla loro morfologia.
Le parti del campione che non presentano fluorescenza rimangono scure, mentre cricche o pori sono facili da rilevare aggiungendo un colorante fluorescente alla resina inglobatrice.
4. Acquisizione delle immagini
Oltre a quanto sopra menzionato, l'acquisizione della microstruttura reale dipende da fattori importanti nell'acquisizione delle immagini. I due fattori predominanti sono l'esposizione e il bilanciamento del bianco.
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