目前,各類顯微鏡及顯微技術(shù)都有新的發(fā)展,無論是在光源、光路設(shè)計(jì)、多用途附件聯(lián)機(jī)使用等方面都有改進(jìn)。為了提高顯微鏡的使用效果,擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域,使傳統(tǒng)的顯微鏡 從單純的目視、主觀的定性判斷,向顯示客觀的定量、自動(dòng)圖像處理方面發(fā)展。它和攝像系統(tǒng)聯(lián)機(jī)組成攝影顯微鏡;和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)組成顯微圖像分析儀;和分光鏡聯(lián)機(jī)組成顯微鏡 分光光度計(jì)和圖像儀;和數(shù)碼相機(jī)聯(lián)機(jī)組成數(shù)碼顯微鏡等。因此,顯微鏡的發(fā)展是不可估量的。
光學(xué)顯微鏡雖然簡(jiǎn)單方便,但是它的分辨率不高。盡管顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和觀察方法都大大改進(jìn),提高了觀察的效果和效率。特別是數(shù)碼技術(shù)使影像數(shù)字化,為定量金相 分析提供了條件。針對(duì)材料研究的多樣化要求顯微鏡各種功能的模塊化設(shè)計(jì)為擴(kuò)展顯微鏡 的功能提供了一個(gè)好的平臺(tái),如電動(dòng)臺(tái)、加熱臺(tái),自動(dòng)聚焦、物鏡電動(dòng)化、觀察方式電動(dòng) 化等,為材料科學(xué)研究和產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了有利的工具。但由于光波波長(zhǎng)的限制,金相 顯微鏡的放大倍數(shù)從幾十倍到2000倍,JI限分辨率為200nm左右,一般只能觀察金相組 織中幾十微米尺度的細(xì)節(jié),而且也不能給出有關(guān)相的晶體結(jié)構(gòu)、取向、缺陷和成分的信息。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,金相學(xué)在不斷充實(shí)新內(nèi)容和擴(kuò)大領(lǐng)域的同時(shí),材料微觀形貌分 析測(cè)試的儀器處在不斷更新發(fā)展的狀態(tài),從光學(xué)顯微鏡(0M)發(fā)展到電子顯微鏡 (TEM)、掃描電鏡(SEM)、場(chǎng)離子顯微鏡(FTM)和掃描激光聲成像顯微鏡(SPAM) 等。至今,電子顯微鏡的點(diǎn)分辨率已優(yōu)于0. 3nm,晶格條紋分辨率優(yōu)于0. 14nm,尤其是 高分辨透射電鏡可了解原子點(diǎn)陣的排列,打開了觀察原子世界的大門。電子顯微鏡的使 用,使材料學(xué)科的發(fā)展進(jìn)入了 “JI微世界",成為各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)工作者不能缺少的重要工具之一。
光學(xué)金相技術(shù)可以提供材料制備、加工和熱處理過程中相變和顯微組織演變的許多定 性和定量信息。但一般均*于一維或二維圖像的定量信息,難于直接用于建立組織結(jié)構(gòu) 與材料性能或功能間的定量關(guān)系,或?qū)λ藐P(guān)系難于給出具有實(shí)際物理意義的解釋,具有 明顯的局限性。尤其是對(duì)不透明材料三維微觀組織不能直接可視,許多涉及三維顯微組織 的材料理論模型的驗(yàn)證,難以實(shí)現(xiàn)顯微組織演變過程研究。因此,基于模型的材料體視學(xué) 研究、顯微組織的三維可視化研究、材料顯微組織的虛擬設(shè)計(jì)等仍然需要尋求新的輔助研 究方法。
材料微觀組織結(jié)構(gòu)圖像的獲取、存儲(chǔ)和傳輸新方法以及更好的圖像處理、分析方法的 不斷出現(xiàn)和改進(jìn),體視學(xué)原理與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及應(yīng)用,計(jì)算機(jī)硬件與軟件能力 的高速發(fā)展均為材料顯微組織形態(tài)學(xué)由定性表征向定量表征、由二維觀測(cè)向三維幾何形態(tài) 信息測(cè)試的發(fā)展和應(yīng)用提供了難得的機(jī)遇。借助材料顯微組織結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助模型化與 仿真設(shè)計(jì),運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和圖像分析技術(shù),由二維圖像來推斷三維組織圖像的科學(xué)稱為體 視學(xué),使組織圖像的定量分析(定量金相學(xué))成為材料科學(xué)與工程發(fā)展上成功的實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一,也是金相學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)。在未能實(shí)現(xiàn)材料組織三維可視化或雖已可視化但尚無 法獲得其定量表征數(shù)據(jù)的情況下,體視學(xué)分析可以用很小的代價(jià)獲得三維組織結(jié)構(gòu)的無偏 的定量測(cè)量,從而成為不能缺少的、值得大力推廣的顯微組織定量分析與表征工具。