金相显微镜是专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。由于观察物体和使用范围不同，金相显微镜又被称为矿物显微镜、岩石显微镜等。特别是随着微电子技术的飞速发展，由于观察硅片光刻图形和集成电路芯片检测的需要，“IC”型金相显微镜的发展也越来越快。
这些不透明的物体无法在普通的透射光显微镜中观察，而金相显微镜以反射光照明，故可用于观察各种不透明的物体。在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观察物体表面，被物面反射后再返回到物镜中成像。金相显微镜具有稳定性好、成像清晰、分辨率高、视场大而平坦等特点。其用途为鉴别和分析各种金属和合金的组织结构，可以广泛地应用在工厂或实验室进行铸件质量的鉴定、原材料的检验或零件热处理后金相组织的研究分析等工作，这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测中。
金相显微镜所观察的显微组织，往往几何尺寸很小，可与光波的波长相比。根据光的电磁波理论，此时不能再近似地把光线看成直线传播，而要考虑衍射的影响。另一方面，显微镜中的光线总是部分相干的，因此显微镜的成像过程是一个比较复杂的衍射相干过程。事实上，由于衍射等因素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都受到一定限制。目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2μm左右，有效放大率最大可达1500～1600倍。
金相显微镜按光路的结构形式可以分为正置式金相显微镜和倒置式金相显微镜两大类。其组成形式分别如图1.2和图1.3所示。
正置式金相显微镜的特点：
(1)试样观察面向上放置；
(2)试样观察面必须与底面平行，才能保证与物镜光轴垂直；
(3)试样观察面向上，不易损伤；
(4)操作方便，适用于快速检验；
(5)试样受高度和形状的限制。
倒置式金相显微镜的特点：
(1)试样观察面向下放置；
(2)试样观察面始终与物镜光轴垂直；
(3)试样观察面向下，与载物台表面重合，易损伤；
(4)物镜在下，转换不方便，不适于快速检验；
(5)试样不受高度和形状的限制[4]。
通过对两图的对比，不难看出正置金相显微镜具有如下优点：
(1)物镜向下，不容易落灰和损伤，易保养；
(2)光程短，同样的配置，正置金相显微镜的成像效果更好；
(3)移动较大的样品和观察点的选取比较容易；
(4)工作距离长，试样尺寸范围宽；
(5)适用于铸铁、碳钢等试样的在线检测。
