花言巧语话接触角仪选购

近段时间我们发现，在接触角仪的选购过程中，通常因为厂商与用户信息的不对称，而变得非常复杂。这种复杂性主要体现为，厂商的专业术语与用户的理论知识的接合不上。

为了更一步明确接触角选购中的各种关键问题，上海梭伦基于长年接触角仪推荐的经验，提供以下一些信息，供广大用户参考。资料中如有任何不当之处，请及时联系我们，以便我们作出改进措施。同时，特别指出的是，以下所称接触角仪指普遍应用的基于影像分析法的接触角系统，其他的如称重法的接触角系统不在此列。

现在的接触角仪通常分为如下4个部分组成：（1）主机的机械结构；（2）进液系统；（3）成像系统；（4）软件系统。结合这4个体系进行选购分析更有利于您把握技术要点。

一、化整为零，分项列明细，全面了解接触角仪机械结构

1、主机机械结构的整体分析：

整体而言，设计优秀的接触角仪的主机的设计理念为模块化的。这种模块化会体现在：

（1）主机调整架的模块化。

厂商会结合客户的静态接触角测试、动态接触角测试、特殊应用的不同而有不同的设计。

举例而言，通常，德国kruss的DSA100系列接触角仪或dataphysics的OCA系列接触角仪，标准配置中，不会有动态接触角的如旋转台设计。另外一个例子就是，通常一些仪器厂商会结合自己的经验，为客户设计了不同的型号，来满足不同的需求，如JC2000C1、C2、C8等，以及OCA10、OCA15、OCA20、OCA30、OCA35。通过这样的模块化设计的型号来满足用户的不同需求。

     * 选购策略建议：

        A注意厂商是否用高级功能偷换概念：

有些国内的代理商或国内的厂商针对用户了解不多而偷换概念。告诉用户有这个功能，如告诉客户有滚动角功能。但事实上，不是这个型号的配置，需要另外加钱的。

        B一定要自己了解测试需求，然后选择一项适用的仪器。有时您可能只需要最简单的功能而已，那为什么不考虑一下最简单的也有相当精度的SL100型呢。只有1.5万左右哦。进口的同样级别的为DM100（日本KYOWA产）。

         在自己无法把握时，与专业供应商一起讨论一下会更好。只要他够专业，一定会给你明确指导意见的。

    （2）各模块的设计理念应充分理解每个模块的应用需求而制定。

         通常，专业厂家会在各模块的设计上会给出一个最专业、最合理的配置，以满足您的测试需求的。下面我们初步将各模块的专业技术点罗列如下：

         第一、样品台控制系统：要求有控制精度，稳定性，并结合样品尺寸而不同。

         第二、焦距控制系统：要求有合理性及高精度。

         第三、镜头控制系统：要求针对接触角测试特点的特殊性。

         第四、滚动控制系统：要求是否做到无中心点偏差！这个不是一些厂商仅加上一个旋转台就能解决的。注意，国外可是整体旋转哦？后者的优点在哪里！想一下就知道了。但缺点也很明显，太重了，有点点看上去笨哦，也搞复杂了。

         第五、重点提一下样品台：

         不是样品台越大越好！除非你的样品是大样品，如LCD液晶的水滴角测试，样品不能切割后再测。否则，建议您考虑小样品台。理由为如果你的样品不平整时怎么办？会影响到测值。同时，小样品台加上专业夹具，更有利于取得平面。

    * 选购策略建议：

      A 多问问！这总不会错吧。这个非是问才弄明白的事情。

      B 实在问不出来？

找我们啊。我们给你一个表格，一项项对照上去不就得了。一些厂商总会显露出问题的。事实上，一对比就发现，有的根本没有这么多功能。虽然名词上也叫接触角仪。

      C 再次提醒您哦：不同的配置，不同的价格。价格低总会有理由的。现在成本都差不多的情况下，低价格时更应多问！

      D 不要被厂商的仅仅一个可测滚动角这样的名词骗了。了解清楚，看看老外怎么做的才行。

      E 重点注意的是：国产的大部分接触角仪是静态接触角仪，软件部分根本没有动态接触角分析的功能，要这个滚动角分析功能有何用？是浪费！动态接触角分析功能是专业曲线尺的功能，CAST2.0独家提供多达20种曲线尺技术。

     所以，我们的意见是：一定要问清楚各项的配置是怎样的。如果您选购时实在搞不明白各项是哪些，你可以问我们要一个详细的对比表格。我们的表格中会列明项目及功能的。

二、接触角仪的进液系统：非要把你弄明白

接触角仪的进液系统，是指液相水滴的进液方式。通常，国外的厂商采用注射泵或微量进样器这两种进液系统的设计方式。在国内，我们的厂商会多提供一种蠕动泵技术。这三种技术是目前最常用的进液系统3种方式。

虽然这个系统看上去没有什么不起眼的，但是，需要指出的是，进液系统的设计会影响到如下2个方面：

1、动态接触角测试：

   动态接触角测试，特别是前进/后退角测试中，需要采用注射泵技术或蠕动泵技术，才可以形成平衡的进液与吸液。如果采用微量进样器，测动态接触角时会很困难，主要体现为进液不稳定和手的抖动影响液体的进与吸。

2、进多种液体的需求：

   如果您想进液为有机溶剂或酸碱时，蠕动泵的软管会很困难。所以，蠕动泵的应用范围非常有限，通常只建议用于进液是水滴时采用，如果您测试的是如芯片、LCD、晶圆、PCB板、空调铝箔的表面清洁度、亲水角或水滴角用，你可以考虑。但如果是学校实验室或研究院所或工厂研究固体表面的表面张力和其他表面工程的，不建议考虑。

* 选购策略建议：

A 采用何种进液方式：

好的仪器设计基本均采用注射泵技术。分为手动型或自动型的注射泵。这样应用范围更广。

B是否专业认证，精度是否真能达到，控制是否稳定：

蠕动泵技术手动时，用于流量的控制是可以的，用于精确进样如微升级别的，是无法达到的。除非你的手感好到可以与高精度步进电机一样。蠕动泵技术配合专业级的128分的步进电机控制系统可以实现高精度的进液。全自动注射泵技术，注射泵技术通常使用铁氟龙作为软管，配合高精度步进电机，可以实现到0.0几微升的高精度进液。是国外应用最多的一项技术。手动型的注射泵技术，配合玻璃制成的进液器，具有国家计量认证的MC认证，精度也可达0.0几微升，也可广泛应用。

    C 微量进样器，通常受人为因素影响，因而单独使用只用于预算不足时才用。虽然如此，精度比手动蠕动泵稍好。毕竟有刻度显示。

D成本考虑一下：

选购接触角仪时，一定要考虑到进液系统的设计，我们建议考虑高精度注射泵技术。要知道一个手动蠕动泵只有非常便宜，而注射泵全自动的需要15000元哦。手动型的也要几千元。

三、成像系统：这里都是专业名词。

这部分系统多的是专业名词，放大率（pix/mm）、工业级、水平解析度、最低照度、USB、视频捕捉卡等等。

我们提供以下4点供你参考：

1、视频系统接口：

   现代技术已经发展到了USB2.0或IEEE1394了。虽然1394比较好，但总要买一个专业1394捕捉卡（台式机中通常没有），增加成本且操作复杂。而USB2.0的优势相当明显，兼容性好，可以用于台式机，也可以用于笔记本电脑，适应性非常好。是你的不二之选。

   当然，国外的接触角仪很多是视频捕捉插卡的，这是因为他们技术还没有升级的原因。国内的基本也是插卡的为主。特别要注意，有些厂商采购USB2.0是需要另外加费用的。

2、放大率多少是个够：

   这个取决你测试目的。通常，如果不是你非要进液量超过10uL的话或小于0.1uL的话，我们建议您选购时选通常配置即可。实在不行，让厂商提供一个原图，看一下液滴的尺寸是否够大就行了。

（1）不是说放大越大越好。太大了，会影响有时液滴拍不全哦。

（2）不管他提的放大率是什么东西。只要看一下原图总就行了。

3、工业级相机：

   这个很关键。民用相机通常不能适用于专业分析。

4、背光系统：

       背景光一定要是可调亮度的LED冷光源，避免发热的影响，同时，成像效果好！现在这个LED冷光源的名词有点被盗用，有的根本不是这个技术的厂商也在用这个名词。最好的办法是，看光源的颜色，看是否可调亮度。真正的冷光源是什么颜色的问一下我们就知道了！

    总而言之，一句话，不被专业名词骗倒！

    四、软件系统：真正体现仪器厂商实力的地方。

基于CCD系统的影像法接触角仪的最核心技术为软件分析功能。这些功能不仅包括了接触角计算功能，还包括接触角的应用功能，如表面自由能估算、其他特殊应用等。

结合CAST2.0技术，我们将选购注意点或被厂商容易蒙混的地方指分项列出如下：

1、接触角计算方法与测值精度和测量范围的关系：

   到目前为止，接触角的计算办法主要有5种，θ/2法、切线法、单圆拟合法、Young-Lapalace方程法、曲线尺法。具体各方法的优缺点在我们的其他相关文章中已经指出，请详细阅读。国内的还有量高法这个说法，事实上，这个就是θ/2法。量角法就是用2条线是量角度，是最早的方法，误差很大。基本不用了。

   我们需要指出的有3点：

（1）因我们的仪器通常设计为小液滴进液，所以，Young-Lapalace方程法因只适用于大液滴而被CAST2.0放弃。

（2）用于动态接触角分析只能是曲线尺法。这个方法的精度才能符合要求。国外也是曲线尺法中的一种方法。CAST2.0提供多达20种曲线尺功能。

（3）自动分析法不是方法，是指接触角测试过程中是否自动找得敏感点的技术。这个与计算接触角的方法无关，但会影响到接触角测值。自动分析方法不会提高精度，相对于曲线尺法只会降低精度。

（4）计算接触角的精度与分辨的问题：

     这是一个被偷换概念最多的地方，我们必须得指出来：

     第一、接触角的精度与分辨是两个概念。不能把计算接触角取两位小数达0.01说成是测值精度。事实上，国内代理商和一些不负责的厂商就是这么写精度的。0.01只有算是一个分辨率的概念。

     第二、测值精度的问题：

     我们希望的写法是什么方法达到什么精度。如θ/2法或WH法，国际标准里的精度计算是取决于你的接触角角度大小而定。通常的精度为±1度。而不是随便厂商写多少就多少的。如果是量角法，就别提精度了。因为量角法时切线受人为因素影响很大，如果写精度的话，就体现出很不专业了。

     第三、接触角仪测试精度取决于：

     A 图像成像系统是否变形？

     B 水平线的取得是否准确？

     C 所采用的计算方法？

     从理论上讲，曲线尺法可以提高测值精度。主要是因为这时是用一条曲线去描述整个液滴曲线在干什么。而不像θ/2有理论假设或Young-Lapalace方程有前提假设了。

     第四、测值范围：

     如果谈理论上讲，是可以达到0-180间的测值范围的。但是，如果负责任的厂商一定会讲明，10度以内较难，3度以内基本测不到。（除非用CAST3.0专业技术，可以非常准确的测试15度以内接触角值，误差达0.02度）。另一方面，实验结果证明，如果接触角值达165度以上时，也有有困难的。

     所以，我们的建议是，这个值仅仅是用来看看的，没有什么意义。除非你真想测小接触角值或大接触角值的精确值。

我们的整体建议是看一个用什么接触角计算办法。就知道是动态接触角还是静态接触角了？看一下计算办法就知道测值精度了？而具体的测值精度以及测值范围，事实上是没有任何意义的。谁都可以写。只是有的厂商负责一点，有的不负责一点。

2、静态接触角测试与动态接触角测试：功能取决于软件在先，然后才是硬件的支持。

事实上，道理很明显，如果软件不支持动态接触角计算功能，指如果没有曲线尺功能。那么，只用简单的量角法去测值时，在精度达不到的情况下，这个接触角仪只能称为静态接触角仪。所以，你此时去选购旋转平台是没有任何意义的。同样的，前进后退角也是需要软件支持的。如果软件不支持此项功能，只能说是理论上可以用蠕动泵或注射泵或进样器达到这个形态，具体测值就不知道了。

所以，建议选购CAST2.0自动型或CAST3.0全自动型动态接触角分析系统，或更有利于您提升接触角分析精度。

3、表面自由能估算：CAST2.0独家提供多达12种表面自由能估算模型。

这项技术，可以让你分析低能和高能固体表面的表面张力值。结合CAST2.0的多达230多种的液体库资料，你可以非常轻松的按一按上一步或下一步就完成操作。

同时需要指出的是，一液法表面自由能估算是指CAST2.0专门针对薄膜等非极性低能固体表面，仅用一滴极性液体，特指蒸馏水，来进行估算表面自由能的模型，而非Fowkes法等。这项技术为梭伦科技2004年新引进技术，独家享有。

4、水平线校正：

这个校正包括两个方面，其一为水平线的位置校正；其二为样品倾斜校正。CAST2.0配合专业硬件机械，可以很轻松完成如上操作，具体校正角度值直接显示在左右接触角对比中。

5、双软件触发技术：

这项技术需要特别指出，本项技术可以让你很轻松的取决第一时间点的接触角值。这个第一时间点的取得，不是靠人工去快速点击，而是通过软件触发到毫秒级的速度取得的。

本项技术很容易被一些厂商偷换概念。应该来说，本项双软件触发技术目前为止只有芬兰KSV的CAM200或CAST2.0软件方才提供。

软件触发技术可用于分析纸尿裤、纸张、多孔物体、粉体、薄膜等表面接触角值。目前，最特殊的用户是上海卷烟厂，用于分析卷烟纸的吸水性及表面接触角值的变化。

6、固体表面润湿性分析：

我们为您提供更专业的技术，为您分析已知表面自由能的固体的可润湿性液体的特性，从而为您选择润湿液提供帮助。特别适用于网版液开发中表面张力分析的厂商。

7、数据库管理功能及数据导出为EXCEL及BMP文件功能：

本项功能的取得是基于软件的设计理念的。实现办法为，客户按测试后，直接把测得的数据放在数据库管理文件中，客户打开软件，可以直接到数据库中找得图片资料及接触角值。在数据库中，可以人工修改认为测值偏差的接触角值，可以查询历史数据。

所以，数据库功能不是把已经测得的数据人工加到一个数据中，然后建议索引。这不是数据管理软件的设计理念。这也是一些厂商混淆概念的地方。

     总之，在CAST2.0中，我们有很多技术是独创的或直接引进国外先进技术的。有些名词是我们创造的，所以，仅仅用一些名词去分析一个接触角的的好坏是不当的方法。你很容易被厂商的花言巧语所蒙骗。比如表面粗糙度校正，是梭伦科技CAST2.0的创造的技术，国外仪器厂商都没有，为梭伦科技独家所有。