Металографічний мікроскоп складається з таких головних систем:

1. Оптична система (власне мікроскоп), яка включає об'єктив 13, окуляр 18, ряд допоміжних оптичних елементів — дзеркала, призми і пристрою для встановлення та фокусування мікрошліфа.

2. Освітлювальна система, яка складається із штучного досить потужного джерела світла, кількох лінз, світлофільтрів та діафрагм.

3. Механічна частина, яка включає башмак, тубусотримач, механізми переміщення тубуса і столика, тубус, предметний столик.

4. Допоміжні пристрої — конденсори, окуляр-мікрометри, фотографічні насадки тощо.

Мікрошліф 15 розміщують на предметному столику 14 мікроскопа полірованою поверхнею вниз, яка освітлюється світловими променями знизу. Промені світла проходять крізь об'єктив майже паралельно оптичній осі мікроскопа, відбиваються від поверхні мікрошліфа і попадають знову в об'єктив. Об'єктив формує дійсне, зворотне, збільшене зображення, яке за допомогою ахроматичної лінзи 16 переноситься на площину, близьку до фокуса окуляра 18.

Окуляр розташований відносно проміжного зображення як луна і тільки укрупнює його. В результаті цього залишкове зображення виявляється уявним, зворотним і збільшеним. Відстань між найближчими фокусами об'єктива і окуляра називається оптичною довжиною тубуса.

В освітлювальну систему мікроскопа входить потужна лампа 1, колекторна лінза 2, яка спрямовує світловий потік через дзеркало 3 на площину апертурної діафрагми 5. Далі світло проходить через лінзу 6, польову діафрагму 9, переломлюється в пентапризмі 10 і попадає на лінзу 11. Крізь плоско паралельну відбиваючу пластинку 12 проходить до об'єктива 13 та мікрошліфа тільки близько 2/3 всього світлового потоку. Відбившись від мікрошліфа, розташованого у фокальній площині об'єктива, промені знову проходять через об'єктив, плоскопаралельну пластинку 12 та ахроматичну лінзу 16 і після відбнття від дзеркала 17 потрапляють в окуляр 18.

При фотографуванні мікроструктури сформоване зображення переводять у фотокамеру. Для цього дзеркало 17 висовують разом з тубусом візуального спостереження і промені проходять крізь один з трьох фотоокулярів 19, які знаходяться в одному диску. Після відбиття від дзеркала 20 світлові промені попадають на матове скло або фотопластинку 21. Для фотографування застосовують фотозатвор 8.

Рис.1. Оптична схема мікроскопа МІМ-7

Для дослідження рельєфних структур належить застосовувати метод косого освітлювання. В цьому випадку для передачі зображення використовують головним чином промені, які ідуть не паралельно оптичній осі мікроскопа. Косе освітлювання шліфа досягається шляхом зміщування апертурної діафрагми та лампи з оптичної осі. Для найкращого виявлення окремих елементів структури може бути корисною при цьому зміна кута падіння світла на шліф, для чого потрібно повернути оправу апертурної діафрагми.

В тому разі, коли зразок, що досліджується, має фази, які по-різному розсіюють світло, необхідно застосовувати метод темнопольного освітлювання (дослідження неметалевих включень). При темнопольному освітлюванні прямі світлові промені не беруть участь у формуванні зображення структури. Дзеркально полірована поверхня мікрошліфа, який досліджується, при теми опольному освітлю ванні здається темною, а ділянки, які викликають розсіювання світла — яскравими. При дослідженні неметалевих включень можна оцінити їх прозорість. Для дослідження у режимі темнопольного освітлювання замість лінзи 11 включають лінзу 22, в центрі якої є чорне коло. На мікроскопі лінза для світлого поля позначається літерою б, а лінза темного поля — Т. Разом з включенням лінзи 22 включається відкидна діафрагма 26 і крайові промені при цьому потрапляють на кільцеве дзеркало 23. Відбившись від дзеркала 23 промені проходять мимо об'єктива і концентруються на параболічному дзеркалі 24, звідки потрапляють на мікрошліф. При такому режимі світлові промені відбиваються тільки від окремих фаз.

При проведенні аналізу неметалевих включень та рельєфних структур оптичний контраст може підсилюватись при застосуванні поляризованого світла. Цей режим досягається за допомогою поляризатора 7 і вкладного аналізатора 25, який аналізує інтенсивність світла в результаті розсіювання його шліфом.

Різкість і контрастність зображення регулюється за допомогою складної концентрації об'єктива і окуляра, які частково або повністю усувають оптичні дефекти.

Світлові фільтри 4 застосовують при візуальному спостереженні та фотографуванні — зони роблять світло більш монохроматичним. Для того, щоб погасити всі кольори, відносно яких об'єктив не має корекції, застосовують жовто-зелений фільтр, а для підсилення контрастності зображення на фотопластині використовується синій фільтр.

Спеціальні діафрагми, які обмежують світлові промені, необхідно застосовувати з метою формування кращого зображення. За допомогою апертурної діафрагми 5 обмежують пучок променів, які входять в систему мікроскопа, а польова діафрагма 9 обмежує розмір світлового поля, яке з' являється на шліфу. Ступінь розкриття цих діафрагм змінюється залежно від параметрів об'єктива та окуляра. При великому розкритті апертурної діафрагми зменшується чіткість та контрастність зображення, оскільки з' являється розсіяне світло, а при невеликому — зменшується роздільна здатні сть. Най біль ш оптимальний режим роботи апертурної діафрагми існує у тому разі, коли

діафрагма розкрита настільки, щоб заповнити 3/4 лінзи об'єктива, якщо дивитися у візуальний тубус без окуляра.

Набір об' єктивів та окулярів забезпечує збільшення у мікроскопах від 2 до 2000 разів. Зображення предмета у мікроскопі збільшується двічі і загальне збільшення мікроскопа буде дорівнювати добутку збільшень об'єктива та окуляра:

де 1-оптична довжина тубуса, м; -фокусні відстані об'єктива та окуляра, м.

Головне збільшення забезпечується об' єктивом і може досягати 100 разів, а збільшення окулярів понад 20-24 разів.

Найбільш важливою складовою частиною мікроскопа є об'єктив, головна функція якого — збирати максимальну кількість світла, яке іде від різних елементів мікрошліфа. Числова апертура А — це міра світлової енергії, яка збирається:

,

де п — коефіціент заломлювання середовища мпк зразком і об' єктивом; — половина кута апертури, тобто половина кута, під яким спостерігається об'єкт у об' єктиві.