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保证接触角测量仪/水滴角测量仪测值精度的关键要素

接触角测量仪用于测试和表征固体材料的界面化学领域的物理化学性质。水滴角测量仪是特指探针液体为蒸馏水时的表征出来的固体材料的物理化学性质。从这层意义上讲,接触角测量仪或水滴角测量仪用于测试固体接触角值的如何确保仪器的测值精度方面需要注意如下几点:

1、接触角测量仪和水滴角测量仪的测试算法是测值精度的最可靠保证:

接触角测量或水滴角测量时,只能采用表面张力、重力、界面张力参与分析的测试算法才是最有力的工具。而圆拟合、椭圆拟合或切线法根本无法视为接触角测量的工具,只能视为量角器。圆拟合或椭圆拟合、切线法无没有很好的重现性,且受测试条件(图像质量、轴对称、重力、液滴量等)影响非常大。

目前最为先进的算法为阿莎算法(ADSA-RealDrop)法,可以实现自动修正重力系数,可以综合分析表面张力影响条件下的接触角值,同时可以实现各种条件下(如静态接触角、非轴对称接触角、前进后退角的分析),是一种万能接触角测试算法。

接触角测量的基本算法为Young-Laplace算法,但其缺陷在于测试条件必须为轴对称,同时测试时尽量避免近圆图像。

2、彩色摄像机是接触角测量或水滴角测量的硬件基础

不像黑白摄像机存在水滴图像从黑到深灰、浅灰、白的过渡一样,彩色摄像机通常仅有从蓝到灰或黑地直接转换,因而,测值精度方面更高。并且,彩色摄像机可以清晰的表征出来过渡色 ,可以表征出更多细节,从而实现更高精度的接触角测值或界面张力、表面张力测值。

如下所示:

接触角测量仪或水滴角测量仪测试实际图片接触角测量仪测试图片

3、接触角测量仪/水滴角测量仪样品台以及镜头分析调整水平度的精度决定了接触角或水滴角测量的精度

目前最为先进,精度最高的控制,成本较低的方案为微分头控制的二维水平调整机构。可以实现多维度方面的高精度水平,特别对于样品表面不平整的样品,可以调整平整度。同时,可以高精度调整镜头的俯视角度。

接触角测量仪水平调整结构

4、接触角测量仪/水滴角测量仪的光源和镜头系统是直接决定测值精度结果的要素。

光源和镜头最合理的方案为平行光源系统。平行光源系统可以实现直接切轮廓,大景深的目标。目前,仅美国科诺提供的C60系列提供了本硬件支持。同时,平行光源的缺陷是对于表面不平整的样品的不友好,即成像时无法判断清表面分界。而C60创造性的双效光源,采用石英玻璃柔光板,实现了更好的平行光源效果。

 

   
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