광학현미경을 이용한 금속의 조직관찰

금속조직의 상, 결정립의 형상과 분포, 크기 및 결함 등의 분석을 위하여 광학현미경이 주로 사용되고 있습니다.

이런한 분석을 위하여 광학현미경을 사용함에 있어, 다음과 같이 고려해야 할 사항이 있습니다.

첫째로, 광학 현미경은 초점심도가 매우 작기 때문에, 아주 작은 굴곡이라도 있는 샘플은 관찰하는 영역 전체를 한번에 초점정합을 할 수가 없게 됩니다. 하기의 표의 수치를 보면, 대물렌즈의 초점심도는 매우 짧고, 배율이 커질수록 더 짧아지기 때문에 관찰하는 샘플(시료)의 관찰면은 더욱 더 평탄해야 합니다.

금속 조직의 미세구조를 관찰하기 위해서 샘플(금속)의 단면을 균일하게 연마를 해야 하는 이유입니다.

둘째로, 샘플의 관찰면이 대물렌즈 광로와 정확한 수직인 면에 정합하기 편한 Inverted Microsocpe가 주로 사용되어 집니다.

셋째로, 금속조직의 경계가 명확하지 않을 경우에는 샘플 제작시 부식 등의 방법으로 경계를 강조한 후에 현미경으로 검경을 하게 됩니다.

이러한 사용에 있어 적합한 현미경의 검경법(Microscopy)을 이해하면, 관찰하고자 하는 샘플의 특성을 추정할 수 있습니다.

금속의 미세 조직 관찰법 (광학현미경)

Bright Field Microscopy

경계가 명확하고, 명암이 분명한 샘플의 경우에 사용되어지는 가장 기본적인 관찰법입니다.

분석을 위한 이미지 개선을 위해서는 샘플이 반응하는 빛의 파장대를 고려해 볼수 있습니다. 효과적인 파장대를 파악할 수 있다면, 경계에 대한 강조가 용이하게 되어 분석의 정확도도를 올릴 수 있습니다.

Dark Field Microscopy

Bright Field는 샘플에 빛을 조사하여, 반사되어 돌아오는 빛을 그대로 사용하는 검경법입니다만, Dark Field는 샘플에 조사된 광(직접광)이 대물렌즈로 돌아가지 못하도록 설계되어 있습니다.

직접광에 의해 발생하는 회절광(간접광)만이 대물렌즈로 들어가게 하는 검경법(Microscopy)을 Dark Filed라고 말합니다. 이 회절광은 단차나 스크레치, 파티클(균열, 식각된 입자경계 등)에서 발생하기 때문에, 평탄한 영역에서는 회절 현상이 발생하지 않아 그저 어둡게 보이기만 하고, 회절이 생긴 영역은 마치 별처럼 밝게 보입니다.

빛의 입사각에 따라 유리창의 먼지가 어느 순간 강조되어 보이는 경우가 이와 비슷한 원리라 할 수 있습니다.

Simple Polarizing Microscopy

간이 편광 관찰법은 샘플(시료)의 편광특성이 다른 재질들이 섞여 있는 시료의 구분을 위하여 사용되어지는 검경법입니다. 흔히 사용되어지는 상용 합금은 편광특성이 구별이 되지 않는 경우가 많긴 하지만, 다양한 소재의 관찰을 하는 경우에는 단순한 조작으로 큰 효과를 얻을 수 있는 관찰법입니다.

DIC(Differential Interference Contrast)

미세 굴곡의 변화를 명암으로 표시하는 것을 목적으로 하는 검경법입니다. 샘플에 입사하는 광을 2개로 분리한 후에 발생하는 광경로의 차이가 발생한 2개의 광을 다시 하나로 합하는 구조로 간단히 설명할 수 있습니다. 다시 합해졌을때 소멸 및 보강간섭등의 효과를 이미지에 반영하는 관찰법입니다.