EL MICROSCOPIO METALOGRÁFICO

OBJETIVOS:

La importancia de esta primera práctica es el reconocimiento de las partes más importantes del microscopio metalográfico y cómo es que se da la imagen a través de este.

Desarrollar en el alumno la destreza para el manejo del microscopio, tan necesaria para el desarrollo de las siguientes prácticas.

FUNDAMENTOS:

Un microscopio metalográfico empecemos por definir que es la Metalografía.

Metalografía: Es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas y mecánicas.

El microscopio metalográfico fue inventado por Henry Le Chatelier (1850-1936) en el año 1884.

Este tipo de microscopio es de uso común para el control de calidad y producción en los procesos industriales. Con ellos, es posible realizar mediciones en los componentes mecánicos y electrónicos, permite además efectuar el control de superficie y el análisis óptico de los metales.

De acuerdo al propósito de uso, existen multitud de variedades dependiendo del tipo de objetivos, oculares, aumento máximo permitido, enfoque, etc.

Su funcionamiento está basado en la reflexión de un haz de luz horizontal que proviene de la fuente, dicha reflexión se produce, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo, a través del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra.

Parte de esta luz incidente, reflejada desde la superficie de la muestra se amplificará al pasar a través del sistema inferior de lentes, llegará al objetivo y continuará hacia arriba a través reflector de vidrio plano; después, de nuevo se amplificará en el sistema superior de lentes (ocular).

El microscopio metalográfica tienen por objeto revelar, en una superficie metálica plana, sus constituyentes estructurales para ser observadas al microscopio. El microscopio es un instrumento muy útil para el metalurgista. Por eso es importante saber sacar un rendimiento óptimo de sus posibilidades.

Óptica de los microscopios

Un sistema óptico de aumento simple usa una lente única para formar una imagen aumentada de un objeto. Lupas de filatélico, retroproyector, las lupas de laboratorio. En un sistema óptico compuesto se combinan los poderes amplificantes de dos lentes o sistemas de lentes, ambos convergentes, que se encuentran colocados en los extremos de un tubo recto con un eje óptico común: el llamado objetivo, situado cerca del objeto que se observa y el llamado ocular, colocado cerca del ojo. La imagen resultante es virtual e invertida.

El aumento total de un aparato óptico de este tipo es el producto del aumento de la primera lente por el de la segunda.

Esta es la base del microscopio compuesto o microscopio. El objeto a estudiar se sitúa delante y próximo al plano focal del objetivo, con lo cual se forma una imagen real e invertida del objeto dentro del tubo. Es lo que se denomina imagen primaria.

La magnitud del aumento de esta imagen se denomina poder de aumento o aumento del objetivo y puede ser: 1X, 4X, 10X, 25X, 40X, 100X. El ocular, que actúa como una lente simple, se coloca en el tubo por encima de la imagen primaria y forma a partir de ésta una segunda imagen ya fuera del microscopio.

El objeto está situado a una distancia tal del objetivo que la primera imagen se forma en el plano focal del ocular. Aumentos del ocultar: 5X, 10X o más, hasta 30X. El punto visual es el punto donde se produce la imagen final y es donde colocamos nuestra retina, o donde se colocaría el negativo de una cámara en una foto microscopio.

AUMENTO VISUAL= Aumento del objetivo X Aumento del ocular

PROCEDIMIENTO:

Con la ayuda del manual reconocer y manipular las partes principales del microscopio, así como su utilización.

Se siguen los siguientes pasos:1. Se conecta el cable de salida a la corriente eléctrica,

previamente se quita la fundade protección.2. Después se encendió la lámpara de 12V-50W.3. Se colocó la probeta en la placa de encaje.4. Se regula el mejor punto de vista de los oculares. Se ajusta la

longitud y ángulo delos mangos del ocular.5. Girando el revólver de objetivos se da el aumento deseado.6. Se enfocó la probeta con las perillas de enfoque rápido

macrométrico ymicrómetrico.

Constitución 

Usos

Con ellos, es posible realizar mediciones en los componentes mecánicos y electrónicos.

Permite efectuar el control de superficie y el análisis óptico de los metales.

Existen multitud de variedades dependiendo del tipo de objetivos, oculares, aumento máximo permitido, enfoque, etc.

Usos industriales

Control de calidad.

Investigación.

Producción en procesos industriales.

REPORTE:

1. Sobre la base de las observaciones realizadas describa el manejo del microscopio y sus partes.

El microscopio metalográfico cuenta con tres partes importantes las cuales son: el ocular, objetivo y la fuente de iluminación ( o lámpara incandescente).

El objetivo:

Un objetivo está compuesto por un sistema de lentes convergentes montadas en un tubo metálico, que constituye el soporte del objetivo. La propiedad más importante de un microscopio es su poder de resolución, es decir, la capacidad de mostrar distintos y separados dos puntos muy próximos Generan una imagen real invertida y aumentada. Los más frecuentes son los de 4, 10, 40 y 100 aumentos. El de 100x o de inmersión utiliza aceite de cedro sobre la preparación para observar láminas coloreadas.

Los oculares: La lente ocular recoge la imagen real e invertida suministrada por el objetivo y que se forma en alguna parte del interior del tubo del microscopio, transformándola en una imagen virtual, aumentada y derecha.

Fuente de iluminación: La iluminación del microscopio puede ser exterior pero, actualmente lo más común es que la iluminación se consiga mediante lámparas halógenas incorporadas al propio microscopio. Esta luz debe recogerse y enfocarse en el objeto colocado sobre la platina. La iluminación de la muestra que se observa al microscopio se realiza mediante un cono de luz concentrado por la acción de una lente condensadora situada directamente debajo de la platina.

Enfoque rápido y micrométrico

Por medio de los enfoques rápido y micrométrico se logra enfocar nítidamente el objeto.

2. Esquematice las partes del microscopio

Oculares:Es donde coloca el ojo el observador. Esta lente aumenta entre 10 a 15veces el tamaño de la imagen.

Cañón:Tubo largo de metal hueco cuyo interior es negro. Proporciona sostén allente ocular y lentes objetivos

Objetivos:Grupo de lentes objetivos ubicados en el revólver de objetivos.

Revólver de objetivos:Sistema que contiene los lentes objetivos y que puede girar, permitiendo el intercambio de estos lentes.

Tornillo macrométrico:

Perilla de gran que al girarla permite acercar o alejar el objeto que se está observando.

Tornillo micrométrico:Permite afinar la imagen, enfocándola y haciéndola más clara.

Placa de encaje:Donde se coloca el objeto o probeta.

Diafragma: Regula la cantidad de luz que pasa a través del objeto en

observación Condensador:

Concentra el Haz luminoso en la preparación u objeto. Fuente luminosa:

Refleja la luz hacia la placa de encaje en la extensión o cantidad deseada por medio del diafragma.

3. Diferencias entre el microscopio metalográfico y el utilizado en la biología.

LA OCURRENCIA DE LA LUZDentro del microscopio metalográfico, la iluminación de Kohler se hace uso de un vidrio traslúcido plano que actúa como un reflector. En cambio en el microscopio biológico, la iluminación Kohler hace uso de un espejo reflector.

LA OBSERVACIÓN E ILUMINACION DE LA MUESTRALa muestra en el microscopio metalográfico, es iluminada solo en su superficie, por la luz procedente del espejo transparente, estos rayos de luz son reflejados por la muestra hacia el ocular. La observación es por reflexión. Lo contrario ocurre en el microscopio biológico, la muestra es iluminada en todo el cuerpo de la muestra puesto que la luz, procedente

del espejo reflector, prácticamente la traspasa y llega al ocular. La observación se realiza por transparencia.

TIPO DE LENTESEn el microscopio metalográfico, usa lentes dobletes, que son el acoplamiento de un lente plano cóncavo y una convexa. En cambio en el microscopio biológico, solamente son utilizados los lentes planos convexos.

ELABORACIÓN DE MUESTRASEn el microscopio metalográfico, las muestras se montan, habitualmente en resina, se liman y algo que diferencia es el uso de reactivos químicos para atacar la muestra; antes de ser observadas. Pero en el microscopio biológico, las muestras son colocadas en recipientes transparentes y si las muestras son transparentes en tal caso se les colorea con tintes adecuados.

LA NATURALEZA CRISTALINA DE LAS MUESTRASMetalografía: las muestras son opacas a la luz y solo es permitido iluminar su superficie. Biología: las muestras nunca son opacas, son translucidas o cristalinos.

4. Reseñe las diferentes clases de microscopio electrónico y su utilización en la metalúrgica.

Un microscopio electrónico es aquél que utiliza electrones en lugar

de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Los

microscopios electrónicos permiten alcanzar una capacidad de aumento

muy superior a los microscopios convencionales (hasta 2 aumentos

comparados con los de los mejores microscopios ópticos) debido a que

la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de los fotones

"visibles".

El primer microscopio electrónico fue diseñado por Ernst

Ruska y Max Knoll entre 1925 y 1930, quiénes se basaron en los estudios

de Louis-Victor de Broglie acerca de las propiedades ondulatorias de

loselectrones.

Un microscopio electrónico, como el de la imagen, funciona con un

haz de electrones generados por un cañón electrónico, acelerados por un

alto voltaje y focalizados por medio de lentes magnéticas (todo ello al alto

vacío ya que los electrones son absorbidos por el aire). Los electrones

atraviesan la muestra (debidamente deshidratada) y la amplificación se

produce por un conjunto de lentes magnéticas que forman una imagen

sobre una placa fotográfica o sobre una pantalla sensible al impacto de los

electrones que transfiere la imagen formada a la pantalla de un ordenador.

Los microscopios electrónicos sólo se pueden ver en blanco y negro,

puesto que no utilizan la luz, pero se le pueden dar colores en el

ordenador. Como se puede apreciar, su funcionamiento es semejante a un

monitor monocromático.

TIPOS DE MICROSCOPIOS ELECTRONICOS

Microscopio electrónico de barrido

En el microscopio electrónico de barrido (MEB) la muestra es

recubierta con una capa de metal delgado, y es barrida con electrones

enviados desde un cañón. Un detector mide la cantidad de electrones

enviados que arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz de

mostrar figuras en tres dimensiones, proyectado en una imagen de TV. Su

resolución está entre 3 y 20 nm, dependiendo del microscopio. Permite

obtener imágenes de gran resolución en materiales pétreos, metálicos y

orgánicos. La luz se sustituye por un haz de electrones, las lentes por

electroimanes y las muestras se hacen conductoras metalizando su

superficie.

Microscopio electrónico de transmisión

El microscopio electrónico de transmisión emite un haz de electrones

dirigido hacia el objeto cuya imagen se desea aumentar. Una parte de los

electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan

formando una imagen aumentada de la muestra. Para utilizar un microscopio

electrónico de transmisión debe cortarse la muestra en capas finas, no

mayores de un par de miles de angstroms. Los microscopios electrónicos de

transmisión pueden aumentar la imagen de un objeto hasta un millón de

veces.

UTLIZACION EN LA METALURGIA

Caracterización microestructural de materiales. Identificación, análisis de fases cristalinas y transiciones de fases en diversos materiales tales como metales, cerámicos, materiales compuestos, semiconductores, polímeros y minerales. Composición de superficies y tamaño de grano. Valoración del deterioro de materiales, determinación del grado de cristalinidad y presencia de defectos. Identificación del tipo de degradación: fatiga, corrosión, fragilización, etc.

Control de calidad y estudio de fatiga de materiales, características texturales. Análisis de fractura (fractomecánica) en materiales.