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【接触角测量仪】视频光学接触角测量仪的材质

2018-9-8 15:18:56
一、视频光学接触角测量仪的恒温部分是指检测样品区域还是包括进样器部分。接触角仪中接触角测试的恒温,通常仅仅是检测固体样品时对样品进行恒温控制。进样器中装的是液体。在测试时,液体滴到被测样品上了,由于固体材料是恒温控制的,所以滴出的液体就可以被控温了。控温部分采用了帕尔贴温控,温度范围取决于用户的要求。
同时,美国科诺提供控制进液器温度的帕尔贴温控温度范围-10-100℃。同时,美国科诺提供高温(450℃)注射泵供选购。

二、视频光学接触角测量仪的进样器的材质,以及进样量的范围是多少?接触角测试仪的进液器的材质包括了多个部分,如针管、顶针、针头、密封件等。通常而言,接触角仪进样器的材料为玻璃和聚四氟,另外提供的一次性进样器为塑料。同时,我公司提供喷射进样器和全不锈钢进样品供选购。

【接触角测量仪】视频光学接触角测量仪的材质

针头的材质分为聚四氟乙烯、不锈钢、塑料等。针头同时存在不同粗细针头的选购问题。美国科诺独家提供全系列针头从34号(外径0.2mm)最细到10号(外径4mm)针头。
进液精度取决于进液器的容量,通常美国科诺的0.002uL或更低。若是SL200KS加上100uL进液器和超细针头,可以滴出0.2uL的液滴。若是采购喷射针头,最小滴出量可达pL级,用于半导体行业的微量滴出。但通常情况下,由于采用了ADSA-RealDrop法(Young-Laplace方程计算方法)测试接触角值,此方法自动修正重力影响,因而,液体量在我们的仪器上不是问题,虽然我们可以精度很高。进液精度以及进液量在视频光学接触角测量仪中的重要性主要取决于有的接触角测试方法对于液滴的形状的假设,因而选对方法对于测试接触角很重要。
三、视频光学接触角测量仪的方法有哪些,各自的优势与缺点有哪些?目前而言,接触角测试方法主要为如下3类:

(1)简单几何算法:量角器法和宽高法(WH法或θ/2)法。

【接触角测量仪】视频光学接触角测量仪的材质

量角器法采用一条直线倾斜并判断其是否相切于液滴轮廓的方式分析接触角值。而宽高法则假设液滴轮廓符合一个圆弧曲线,即假设液滴为球冠的一部分。因而,宽高法有时也被称为小球完法。此时,通过圆弧的宽与高,并采用反三角函数计算出接触角值。
本方法的优势在于:(1)被发现并使用的时间长;(2)测试不需要复杂的仪器,人眼观测即可。如美国科诺最早研制出来的SL100型。(3)采用软件全自动测试时,速度快。

本方法的缺陷包括:(1)测值误差大,重复性不好,精度不高,量角器法通常为2度甚至更高,宽高法时为1度左右;(2)受人为因素影响较大,特别是量角器法,每个人的判断依据均不同,因而无法形成一个可接受的共识结果。而宽高法在像素的选择时,因判断像素点少,精度很难达到很高;(3)易受噪声点影响,特别是采用宽高法自动分析时,背景的噪声会明显影响到测值结果;(4)受液滴体积的影响。因其小球冠的前提假设,大液滴明显存在重力影响,测值结果存在偏差。还有一个不被重视的情况为,在接触角大于80度或超疏水材料(150度以上)时,事实上小液滴(2uL或1uL),液滴形状也因重力而改变。

【接触角测量仪】视频光学接触角测量仪的材质

(2)复杂的高数算法:圆拟合、椭圆拟合、切线法(二次曲线或复合曲线)等方程拟合法以及Spline曲线拟合、真实液滴法等无方程拟合法等。
本系列算法具体测试过程为:拍摄液滴轮廓图像,采用图像识别技术拟合图像的边缘(如Canny算子),提取边缘曲线的坐标,将坐标曲线与曲线方程进行最小二乘拟合,从而得到最终的方程曲线。在得到曲线方程后,在接触的两端点处求导并进而得到接触角值。
本系列算法的特征在于用曲线算法计算一个曲线的切线角值。因其缺少界面化学相关算法的支撑,其测值仅是计算得出液滴轮廓的表象角度值,即该轮廓的几何意义上的角度值而并非真实的固-液-气或固-液-液三相体系的本征接触角值。事实上,因重力、浮力、化学多样性、异构性的存在,接触角体系非常复杂。
本系列算法的优点在于:(1)易被理解和接受。本系列算法涉及的专业知识有限,只涉及简单的几何以及高数知识,所以,易于被使用者所理解;(2)测试精度较高,通常而言,在控制液滴量的情况下,且拟合曲线与轮廓曲线重合度高时,精度可达0.5°(圆拟合或椭圆拟合);(3)圆拟合法以及椭圆拟合法不易受背景噪声点影响,自动拟合的成功率较高。特别是圆拟合法,在5度以内的接触角测试时,是首选算法。     【界面张力仪】界面张力仪如何校准?
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