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接触角测量仪/水滴角测量仪选购以及验收时的关键技术点和技术指标项

接触角测量仪是用于测试分析并表征固体材料表面的物理化学性质的基础仪器,水滴角测量仪是指应用蒸馏水作为探针液体测试固体材料物理化学性质的一种测试接触角的仪器,因而,也可称为水接触角值。

接触角测量仪自1946年Zisman发明了contact angle goniometer以来一直到1983年,接触角测量仪均停留在数码量角器阶段。这个阶段的特征为测试算法为WH法(θ/2法)、圆拟合法、椭圆拟合法和切线法的阶段。虽然由于电脑的出现,实现了将图片捕捉到计算后,要用图像测量软件并用圆拟合或椭圆拟合、切线等测量角度。这没有改变其量角器的本质。而Zisman教授的goniometer就最好的解释了量角器是接触角测量的最简单的工具。

现代真正意义上的接触角测量仪是基于A.W.Neumann教授的ADSA-P算法的提出。该算法为界面化学分析测量接触角、表面张力和界面张力的最基本方法。而如Spinger、Hansen教授等团队的的算法基于Select Plane算法的Young-Laplace方程是最简单的ADSA-P算法的变体,提出时间均晚于A.W.Neumann教授。Young-Laplace方程算法的缺陷在于只能计算分析轴对称的液滴的接触角值或表面张力值,对于非轴对称(左、右不对称)的接触角值测量会失去其最基本的精度。因而,长期以来,商业化的接触角测量仪或水滴角测量仪厂家均推荐采用圆或椭圆法作为主要测试接触角的方法。但他们同样忽略了这两个算法同样有轴对称的要求。因而,在没有非轴对称液滴轮廓分析的接触角测量算法提出之前,接触角测量仪或水滴角测量仪本身的发展是有缺陷的。目前国外的接触角测量仪厂家同样处于数码量角器向接触角测量仪的过渡发展期。

美国科诺创造性的提出了整体轮廓Young-Laplace方程拟合的优化算法阿莎(ADSA-RealDrop),真正实现了接触角测量义从数码量角器向真正接触角测量仪的转变,这是具有里程碑意义的革新,对于界面化学的测量具有革命性的发展作用。对于绝大多数材料存在的由于表面粗糙度、化学多样性、异构性而导致的接触角滞后,其几乎不可能出现左、右或3D条件下的接触角的完全对称,因而,3D接触角或本征接触角接触角测量而言,阿莎算法的作用是无法被忽视的。

由于中国产接触角测量仪或水滴角测量仪厂商层出不穷,在描述技术指标或进行相关描述时通常采用与进口仪器厂商差不多的描述,甚至有些厂商都直接宣称是中国第一品牌的水滴角测量仪这样的宣传;加上进口接触角测量仪厂商本身的技术发展所限,导致接触角测量仪行业近两年来出现了较混乱的发展,用户看看指标项时就算一大堆技术指标,搞得头昏脑胀,无法理性分辨出哪个接触角测量仪或水滴角测量仪的好坏?

因而,我们有必要对采购以及验收接触角测量仪进行一次重新评估。基于阿莎算法侧视条件下时测试接触角或水滴接触角的接触角测试条件而言,接触角测量仪或水滴角测量仪的选购与验收应包括如下4个点:

(1)测试算法应坚持阿莎算法。只有阿莎算法才可视为真正意义的接触角测量仪。(2)侧视条件下的镜头和样品上表面的水平如何保持。(3)如何确保有3D状态下检定并校准接触角测量仪或水滴角测量仪。(4)如何确保接触角测量仪或水滴角测量仪的精度。

只要抓住如上四个点作为采购或验收的考核关键点,就能够起到去伪存真、拨乱反正的目的。

确认项目

技术指标及要求的要点

说明

测试算法

1、阿莎算法(ADSA-RealDrop

否则,如果是圆拟合或椭圆拟合时,那么,需要额外对于接触角进液精度要求应低于0.01uL的要求。

2、本征接触角测量

 

33D接触角测量

 

水平度如何调整

1、样品台微分头控制二维水平调整台

不是整机四个脚的水平调整

2、镜头微分头控制水平调整

 

3、样品台及镜头整体垂直旋转

滚动角、前进后退角、本征接触角测量

4、样品台水平360度旋转

3D接触角

53D接触角镜头

 

检定工具

1、红宝石球3D检定和调校工具

必须要求配置

坚决不能要玻璃标定板,玻璃标定法无法检测出仪器的准确度

精度确保的方法

1、阿莎算法

检测探针液体的清洁度,保证稳定性

2、彩色摄像机

提升测试精度,因为彩色条件下,图像边缘为蓝向灰的过渡亚像素级

3、平行光源、石英玻璃柔光板、遮光板

提升小角度测试时的边缘清晰度

其他的如样品台移动范围等指标是通常项指标,只能用于不同位置点的测量,属于非核心指标项。进液精度以及是否全自动进液,在阿莎算法时根本不重要,阿莎算法自动修正重力影响并将表面张力、界面张力综合参与分析测试接触角值。

 

   
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