仪器使用视频  
界面化学基础原理  
表面/界面张力测试技术及其应用  
接触角测试技术及其应用  
界面化学参考文献资料  
界面流变及动态表面/界面张力分析  
精密机械原理  
TOF相机  
新品展示
关于我们
新闻中心
  产品展示
 
  联系我们
 
 
  > 首页 > 技术文章
进口和国产接触角测量仪/水滴角测量仪的主要区别、优缺点有哪些

近年,随着中国智造概念的兴起,一段时间提出的国产仪器和进口仪器的差别化正在日益消亡。长期以来,进口分析测量仪器与国产分析测量仪器的区别在论调上通常会被定义为:

1、国产仪器的精确性和准确度不如进口产品,性能达不到科研使用要求;

2、进口仪器在稳定性、精度、使用寿命等方面性能优于国产仪器。

3、国产仪器只是简单的拿来主义,仿制国外仪器是国产仪器厂家通常采用的主要套路,国产仪器只是进口仪器的仿制品,在应用中问题层出不穷、性能不稳定

以上的论调且不管其是否是进口仪器厂商营销过程采用的阴谋论,为国产仪器厂商设置的陷井,还是某些特定仪器方面国产仪器确实存在着的与国外仪器的区别,然后被进口仪器厂商扩大到整个仪器行业来宣传。但是,从客户使用体验来讲,国产仪器在用户使用中的体验性、应用需求的满足度或数据可靠性方面确实存在着不足,这是不争的事实。仪器使用用户作为科学研究者,是使用仪器来完成测试数据并作为科学研究的主要参考,就像医生采用检测手段检测病因一样,数据的可信度是首选的评价标准。仪器人员一个常见的观念是“我购买进口的仪器,如果研究结果出现问题,那是仪器的事情,因而我已经买了至少我认为是最好的进口仪器了;但是,如果购买了国产的仪器,同样的出现问题,那么就是购买仪器的人的问题,明明的好的进口仪器,为什么化这么多时间和成本去买一个有极大数据风险的国产仪器?” 

因而,国产仪器在进口仪器营销套路和自己技术研发和营销管理的双重缺陷下,活在了进口仪器的阴影之下。销售额仅占进口仪器的30%左右甚至不到。本身市场份额小,加上国产仪器动辄采用价格战的办法,互相之间自相残杀,把市场营销的这种低价策略的术作为企业生存之本而放弃自主研发这个仪器企业的真正之“本”,国产仪器厂商的利润一降再降,形成恶性循环。与进口仪器厂商为了保持技术优势,将利润进一步投入的研发中,不断的提供新的技术路线,实现从简单的完成测试任务和达到测试需求的“保航”向提供新研发需求、新研究方面的“领航”式战略的发展。一进一退,进口仪器厂商和国产仪器厂商之间的差距越拉越大。不可否认,有一些优秀的国产仪器厂商的研发投入也在不断的加大,但国产仪器内斗之强,互黑手段日盛的环境下,这些投入研发的公司或受制于利润与研发投放的剪刀差而被挤跨,或一有成果就直接被国外仪器厂商所收购,成了国外仪器厂商的利润之源,成就了国产仪器的或自杀或他杀或苟延残喘的不不争事实。

目前,给国产仪器厂商的药方不外乎如下几个:

1、政策扶持

2、技术研发 

3、客户支持

4、市场营销(售前、售后等)

等等。

但是,一个观念却没有被我们所提及或真正体会到,那就是,我们购买仪器的初心是什么?什么才是我们关心我们要购买的产品的主要评价项目?

我们为什么选购进口仪器而不选购国产仪器,进口仪器的准确性、重复性、稳定性等确实一项项与国产仪器对比过了吗?对比的依据是什么?是否有技术支撑?是否讲科学?

或者在进口仪器或国产仪器同时满足时,我们仅仅就从价格或简单的民族情节考虑就选择国产仪器了?满足现在这些指标就行了?比如说我是学校,我还在学本人测试一个最简单的指标就能够出研究成果?我想这只是完成了重现别人结果的实验,实际意义多大,还不是很确认。

因而,简单的进口或国产的这样的评估标准本身就是一个很明显的伪命题。我们不可否认,在人云亦云的年代,我们极可能偏听了进口仪器厂商,也存在偏听国产仪器厂商的可能。兼听而明,我们认为回归本性,回到用户评价以及用户的需求以及仪器本身的原理、性能、技术核心等进行综合评估,才是我们评估的最为合理的标准。

进口与国产仪器之争在接触角测量仪行业同样存在,在具体表现方面可能相较于其他仪器同行更为激烈。这主要体现为:

1、“进口”仪器厂商的营销策略基本不讲测量技术和测试原理以及与客户的适用性,简单而粗暴地采用“美国”、“德国”、“法国”或“瑞典”这样的字眼。最后成了列强争哪国最好的地步。

2、国产仪器厂商模仿现象非常突出。通常仅仅提供了简单数显显微镜的测量几何尺度的圆拟合、椭圆拟合或切线法(二次曲线、复合曲线)这样的界面化学测量技术20世纪50-80年代的技术。在软件算法与国际脱轨很严重的情况下,硬件设计以简单的模拟为主要表现,而不讲技术原理是否符合测量接触角测量的目的以及是否能够结合测量算法。

3、国产仪器厂商采用最简单的价格战的方式以及恶意诋毁竞争对手的市场营销的术的办法,无视客户的真正需求,在测试方面无法给予客户更多的专业支持以及技术线路的引导。

作为一种专业性强的物理化学性质测量仪器,接触角测量仪接触角测量仪是一种界面化学领域的专用物性测试仪器。常规意义上的接触角测量仪是指通过视频摄像的方式,将形成的液滴图像捕捉后,再通过图像识别算法,将液滴轮廓图像的边缘轮廓识别后,再采用相应的分析算法将接触角值分析得出的测试仪器。而水滴角测量仪是特指采用蒸馏水或超纯水作为探针液体,用于测试固体材料的水滴接触角值的测量仪器。因而,接触角测量仪相对而言与水滴角测量仪的区别在于接触角测量仪滴出液体的考虑更多一些或注射系统的设计方面,接触角测量仪要求更为复杂、应用面要求更广泛一些。比如,探针液体是蒸馏水时,我们仅仅需要考虑如何确保蒸馏水不被二次污染的问题,但是接触角测量仪,如采用二碘甲烷作为探针液体时则需要考虑进液器的避光问题;采用有机溶剂时则需要考虑相溶性问题;采用酸碱液体时考虑耐受性问题;采用有粘度样品时需要考虑如何滴出高粘度样品等等。

在网络时代,各个接触角测量仪或水滴角测量仪的厂商的技术参数指标可以很简单的被用户、各竞争对手所获得。因而,如果此时试图采用简单的复制、粘贴的方式进行技术指标对比,评估结果只能导向,哪家价格便宜?或者直接来一句,他们的数据不准的、不稳定的,只能采购进口仪器这样的简单而粗暴的评估体系中去。而最终受伤的情况只能是客户自己:

买了很便宜的接触角测量仪后,发现其测试软件经常无法测试一些图片,还是简单的圆、椭圆基至WH法(量高)这样的连自己都无法说服自己的数据;

买了贵的接触角测量仪后,发现其使用起来并非自己所想的那么好,有些图片无法识别,明显看到图像边缘没有拟合上,也无法完成了些新的应用;

 

一、从接触角测量仪或水滴角测量仪的定义、原理来分析接触角测量仪的设计理念问题

从如上所提及的接触角测量仪或水滴角测量仪的原理来讲,接触角测量是侧视条件下拍摄液滴的图像轮廓,因而,接触角测量仪或水滴角测量仪的核心技术设计在于:

1、如何确保样品台面上样品上表面的水平度?

2、以及如何确保样品上表面水平度的条件下镜头或相机的水平度与此保持一致?

3、如何验证接触角测值结果的可靠性?是2维条件下的玻璃标定板还是3D条件下的红宝石球?有没有证据证明2D好还是3D好?

4、进而,如果样品台面不水平或无法调整水平时,如何确保此时的角度值左、右差别的结果被可靠、可信的测得?测试结果是否有理论依据的被修正?

如上部分是否进行过了论证?

当然,硬件部分的还有其他的一些项目需要论证。但论证的重点还是要抓住最核心的。比如,不能尽顾着手持便携式接触角测量仪的便携而忘记了最核心的俯视条件下接触角测值的巨大误差,通常便携式的接触角测量仪的俯视是不能通过软件修正了;便携接触角测量仪的应用之一,大液晶屏如100寸,由于角度非常小,通常不是采用便携式的方式测量,只能通过超远工作距离如2米的工业远心镜头实现的,且测试算法为阿莎算法。便携式接触角测量仪通常采用塑料的进液零件如部分进口仪器厂商的仪器,此时相溶性是否合理需要认真评估。

总之,论证过程应结合自己的实际需求,实际测试要求来确认,并非简单的国产、进口这样的区别,更非价格低、高这样的判断标准。

如上的论证,我们提供的参考方案如下,供参考:

1、样品台控制提供微分头控制二维精密光学水平调整台(注:这个部件通常应用于激光或量子计算机的镜架部分,二维水平调整精度非常高)

2、镜头的水平控制提供镜头与样品台同时旋转的蜗轮蜗杆光学旋转台以及镜头的微分头控制一维水平调整台(注:这样的设计可以完美地将前进、后退角、滚动角、本征接触角所用的机构与镜头的水平控制结合起来,如果没有滚动平台,则需要采用微分头控制二维水平控制台)

3、采用3D红宝石球检定工具。(注:通过检定工具上的千分表读取高度值以及微分级精度红宝石球的直径,计算得出相应的接触角度值。通过接触角测量仪测得的角度值与这个计算得到的角度值进行对比。如果角度值偏差超过需求范围,则调样品台面的水平和镜头的俯视角度、水平度,进而完成接触角测量仪的校准工作。)(2D玻璃板无3D立体效果,无法调校仪器,精度方面无法达到微米级精度)

4、采用ADSA(阿莎算法),能够精确分辨左、右接触角的微小变化。(注:通过分析左、右接触角的变化,可以迅速判断材料本身的接触角滞后、均匀度、清洁度等,无需多个液滴滴出后再得到结果)

二、进口、国产这样的评估标准在接触角测量仪行业可能是一个伪命题

当今世界一体化的经济战略下,我们很难实现一个公司完成所有零件的自已制造的,接触角测量仪通常是将各个部件进行集成,而集成过程中,接触角测量仪生产厂的设计理念才是最为核心的。事实上,我们也不能以这种集成商的地域进行简单的仪器的区分。美国的公司就一定是好的?德国的公司一定比美国的更好?中国的一定是性价比高的?这样的判断我们认为均是片面的。

比如,美国的接触角测量仪与德国的接触角测量仪,在主要配件方面如下表所述,您得出的结论会是什么?

 

美国

德国

软件

ADSAA.W.Neumann

Young-LaplaceSongBihai

相机

德国IDS3060

德国IDS3060

镜头

Navitar

德国

背景灯

LED蓝色

LED蓝色

柔光板

石英玻璃

塑料

遮光

部分厂家无

进液系统螺距

0.5mm

2mm

样品台升降

微分头控制

齿轮齿条

样品台XY螺距

1mm

2mm

样品台水平控制

微分头控制二维水平台

滚动角平台是否蜗轮蜗杆

蜗轮蜗杆精密光学旋转台

 

 

 

如上表格说明美国的就是好的?也不一定,这个得视具体整体设计的合理性是否更为合理。拿一堆最好的东西拼起来的不一定还是最好的,关键得看是否这样的设计有科学依据,是否可以整体协调,是否可以用一个标准验证?当然,我们也不能简单的以德国的东西就是好的或者德国的仪器使用的多这样的简单标准来说事而无视接触角测量的精度、设计原理。比如齿轮齿条的结构在接触角仪应用于升降时就是精度差,且易往下自然滑动,这个也不是不争的事实。关键看这个功能是否是影响整体性能的比较关注的指标。

美国的配件提供商包括了美国、德国、中国等各个地方,您能说他是哪个国家的?德国的配件即使全是德国的,且不论是否最优,仅就性能而言,是否是合理的,满足测试应用了?德国的技术总工程师或设计主要负责人是中国人,能说他是中国的?

所以,在世界经济一体化条件下,中国、美国、德国或者任何一个国家的仪器制造均无法避免的采购了世界各地的配件。中国、德国或美国仅仅是其公司的注册地而已。注册地与仪器的性能可能存在一点关系,但这种关系从仪器的性能或技术而言,与这个公司的技术开发人员有关。因而,我们认为,仪器的生命在于测量精度和可靠性,而我们评估的视角应回归这里:

1、测量精度,控制方便性;

2、测量精度如何确保可靠性,是否有经得起推敲的验证或检测办法同时提供;这里的方法不是简单的一个测试报告,而应看测试报告中对应的测试标准或方法。方法决定了精度以及方法是否有效。

3、测量仪器是否能够提供技术路线。也就是测量技术的未来。在研究办法层出不穷的时代,一个测试技术并非可以适用于各种复杂而多变的测试要求,仪器厂家与用户间的互动以及进步是关键之中的关键。

因而,在技术先性性以及数据可靠性解决的条件下,国产、进口之争是实也成了多余。

三、脱离了硬件评估标准后,接触角测量仪或水滴角测量仪的软件算法才是核心。

1、Young-Laplace方程拟合是接触角测量的最基本要求。没有Young-Laplace方程拟合算法,根本不能视为接触角测量。

接触角测量仪的原理为侧视条件下拍照。而接触角表征的是固体与液体、气体三相间的界面化学性质。事实上,界面化学性质与简单的圆、椭圆或曲线什么的不相关,也不会简单到这个程度。目前,被界面化学专业领域所接受的公式为Young-Laplace方程。

比如旋转滴时离散后的Young-Laplace方程如下所示:

Young-Laplace方程旋转滴

方程中包括了表面张力、重力、接触角、浮力、离心力等各个参数项。通过拟合液滴轮廓边缘,再将边缘坐标与方程曲线进行最小二乘后,即可分析得出相应的表面张力、重力、接触角、体积等值。

因而,Young-Laplace方程才是与真正界面化学领域的接触角或水滴角相关的算法。而其他的如圆拟合、椭圆拟合、切线法均有其适用条件,在很多条件下由于其精度、重复性、可靠性无法达到界面化学测量要求而不被采用。

2、Young-Laplace算法拟合效果如何评估

事实上,评估Young-Laplace方程拟合效果的最简单的办法即为,看接触基线上方一段区间内液滴轮廓线的边缘(通常是黑色的)与拟合线的边缘是否保持重合。如下图片所示:

接触角测量仪拟合效果

这张图片的拟合中,明显的看到接触基线位置以上部分拟合线(绿色)没有将液滴轮廓(黑色)所覆盖或实现重合,此时,拟合线偏向内侧,因而,测值结果很容易理解为偏大。

再看看这张拟合图片,效果就会好得多。

阿莎拟合效果

 

当然,近期我们发现部分软件提供商通过加粗拟合线后,将本来没有挡住或重合部分的液滴轮廓进行的遮挡,我们建议用户在选购时一定要注意。这样的遮挡是会明显出现数据的误导的,测值数据的可信度将会大大降低。从实验结果来看,如果拟合轮廓线往液滴轮廓线内收缩1像素左右,导致的角度值误差约为6%-9%左右。如下表所示:

  正常 往内 误差 误差百分比
1 17.277 18.432 1.155 6.69%
2 40.012 44.884 4.872 12.18%
3 53.985 58.784 4.799 8.89%
4 68.166 69.473 1.307 1.92%
5 96.436 102.38 5.944 6.16%
6 113.51 122.632 9.12 8.03%
7 138.64 146.804 8.169 5.89%
8 145.06 152.194 7.132 4.92%
9 159.18 171.055 11.874 7.46%
10 168.41 180 11.592 6.88%
    平均误差 6.5964

6.90%

 

总之,接触角测量仪或水滴角测量仪行业,我们认为不能简单的以国产或进口,美国、中国、德国,或者以谁家数量多少以评估仪器的性能或选购仪器。这样的评估标准容易造成用户自身的伤害。在选购接触角测量仪或水滴角测量仪时,我们建议根据自身的实际测试需求,与供应商讨论一个更为合适的解决方案。

比如,仅仅是想完成一个论文的写作,测试几组数据,那么,买一个贵的所谓的进口仪器,也没有这个必要;而此时,因为价格便宜,随便买一个价格便宜的国产的仪器,数据采用椭圆拟合或简单的Young-Laplace方程拟合,没有参考文献,论文的质量也不能得到保证,此时也是得不偿失的。所以,这种情况下,其他的方案如借用仪器才是不错的选择。

再如,工厂进行批量化数据测量时,仪器的重复性与数据可比性、数据可追溯性、可靠性才是关键。工厂也需要向其用户提供一个可靠性的证明。此时,如果工厂没有证据证明其数据是对的或者仅仅拿出一个玻璃校定板(哪怕有证书)来作证,此时的可信度有多高就可想而知了。此时,我们需要的是专业的、讲科学的、经得起的仪器。因而,3D红宝石球检定工具、拟合线保存在每张图片上、数据可追溯才是关键。

当然,如上仅仅是我们的一家之言,在具体采购或选购中每个用户均有其特殊的不同需求,只有结合不同的需求,提供不同的解决方案,为客户实现利润增长或价值增长,才是上海梭伦或美国科诺所倡导的顾问式营销理念的关键。

以上资料版权由美国科诺或上海梭伦所拥有。转载或引用请注明出入。对于未经授权的引用,我公司将追究相关责任人员的法律责任,请自重。

我们同时欢迎不同意见的讨论,具体,请与我们的专业销售顾问联系。

   
首页 / 新闻中心 / 产品展示 / 技术文章 / 下载中心 / 关于我们 / 客户留言 / 人才招聘 / 联系我们

版权所有 2005-2015 上海梭伦信息科技有限公司 电话:021-51036075,400 0055117,sales@surface-science.com.cn 保留一切权利
上海梭伦信息科技有限公司(www.surface-science.com.cn)主要提供:接触角,接触角仪,表面张力,表面张力仪,界面张力,界面张力仪,
接触角测量仪,接触角测定仪, 水滴角测量仪,水滴角测试仪,光学接触角仪,光学接触角测量仪
Keywords: 表面张力 接触角 界面张力

表面张力,接触角,界面张力