中古 ライカ Leica インテリジェント正立顕微鏡 DM6000M

金属顕微鏡は、金属やセラミックス、半導体ウエハのように光を通さない試料を、表面で反射した光で観察する光学顕微鏡である。生物顕微鏡は標本を下から照らし、透過した光を見る。これに対し金属顕微鏡は対物レンズ側から試料を照らす落射照明(反射照明)が基本で、工業用顕微鏡とも呼ばれる。
光学系の要は、鏡基と鏡筒の間に組み込まれた落射照明系である。光源の光はハーフミラーで折り返され、対物レンズを通って試料面をほぼ垂直に照らす。試料からの反射光は再び対物レンズに入り、ハーフミラーを透過して像を結び、接眼レンズやカメラで観察される。鏡面状の試料は斜めから照らすと反射光が対物レンズに戻りにくいため、光軸と同じ方向から照らす構成になっている。金属用の対物レンズは一般にカバーガラスを使わない前提で収差補正されている。生物用と取り違えると、高倍率で像質が落ちるので注意が要る。
観察法は明視野が基本である。平坦な研磨面は明るく、粒界・亀裂・介在物のように光を散乱・吸収する部分は暗く写る。暗視野では照明をリング状にして試料を斜めから照らし、散乱光と回折光だけで像を作る。このため細かなキズや段差が暗い背景の中で輝いて見える。微分干渉(ノマルスキー方式)は、偏光子とプリズムで照明光を分解能以下だけずれた二つの偏光に分け、反射後に干渉させる方法である。段差の傾きに応じたコントラストが得られ、明視野では見えない微小な凹凸を検出しやすい。偏光観察は異方性をもつ相の識別などに使われる。これらを切り替えるため、偏光子・検光子・各種絞りを内蔵した機種が多い。
構造には、対物レンズが試料の上にある正立型と、下にある倒立型がある。正立型は汎用性が高く、ウエハや基板の検査向けに大型ステージを備えた機種もある。倒立型は研磨面を下向きにステージへ置くだけで観察面の水平が出せ、大きく重い試料も固定ステージに載せられるため、金属組織の検査でよく使われる。
倍率は、対物レンズ5〜100倍程度と接眼レンズ10倍の組み合わせで、総合50〜1000倍程度が典型的な範囲である。溶接部の全体形状は50〜100倍前後、微細な割れや気孔は数百倍で見るのが目安とされる。
用途の中心は金属組織の観察である。試料を切断して必要に応じ樹脂に埋め込み、研磨紙で粗研磨したあと、ダイヤモンドやアルミナの研磨剤で鏡面に仕上げる。さらに腐食液でエッチングして粒界や相を浮き出させてから観察する。結晶粒度の判定、熱処理状態の確認、介在物の評価、溶接部やめっき・コーティング層の評価、破損や腐食の原因調査、半導体・電子部品の表面検査などに広く使われる。実務では、像の良否は顕微鏡本体よりも試料調製で決まることが多い。研磨キズや変形層が残ると組織を見誤る原因になるため、研磨条件の管理が観察品質を左右する。