SCI4000D自動(dòng)進(jìn)樣高幀速接觸角測量儀

一 介紹

1.什么是接觸角

接觸角是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，是潤濕程度的量度。若θ<>°，則固體是親液的，即液體可潤濕固體，其角越小，潤濕性越好；若θ>90°，則固體是憎液的，即液體不潤濕固體，容易在表面上移動(dòng)，不能進(jìn)入毛細(xì)孔。

1)當(dāng)θ=0，潤濕；
2)當(dāng)θ﹤90°，部分潤濕或潤濕；
3)當(dāng)θ=90°，是潤濕與否的分界線；
4)當(dāng)θ﹥90°，不潤濕；
5)當(dāng)θ=180°，不潤濕。 
潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農(nóng)藥加工、感光膠片生產(chǎn)、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關(guān)系。 
2.測試方法:

接觸角現(xiàn)有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應(yīng)用泛,測值最直接與準(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法.外形圖像分析法的原理為,將液滴滴于固體樣品表面,通過顯微鏡頭與相機(jī)獲得液滴的外形圖像, 再運(yùn)用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計(jì)算出來.計(jì)算接觸角的方法通?；谝惶囟ǖ臄?shù)學(xué)模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過測量特定的參數(shù)如寬/高或通過直接擬合來計(jì)算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內(nèi)、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關(guān)系，可用來準(zhǔn)確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓，從而計(jì)算出其接觸角。

 3. 通俗概括

接觸角并不復(fù)雜，就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態(tài)相對于固體平面的外切線。接觸角的應(yīng)用非常廣泛，甚至可以說涉及到身邊的每個(gè)細(xì)節(jié)，比如我們希望汽車玻璃上不沾雨水、但反之我們希望汽車鋼板上的油漆脫落。其他比如農(nóng)藥和蔬菜葉面、涂料和內(nèi)外墻面、絕緣油和絕緣材料、納米材料表面改性等等，從教學(xué)科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活，舉不勝舉。

4. 運(yùn)用領(lǐng)域

廣泛運(yùn)用 教育科研  化妝品、選礦、造紙、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、環(huán)境保護(hù)、海洋、化工、石油、噴涂、油漆油墨、印染、紡織、光學(xué)、液晶顯示器 生物制藥 醫(yī)療器材 太陽能等行業(yè)

二、整體指標(biāo)：

1.   接觸角測量范圍：0-180°、滾動(dòng)角測量范圍：0-360°

2.   接觸角測值精度：±0.1°、滾動(dòng)角:0.2°

3.   接觸角分辨率：0.01°

4.   張力測量范圍：0mN/M～1000mN/M

5.   張力測量精度：0.1（mN/m）

6.   儀器尺寸及重量：260Wx530Dx460H  mm  18kg

7.   電源：AC220—240V  50HZ

三、硬件指標(biāo)：
（一） 樣品臺(tái)及其控制：

1、樣品臺(tái)移動(dòng)：XY行程：手動(dòng)±50mm 精度：0.1mm  Z行程：手動(dòng) 45mm 精度：0.01mm；

2、樣品臺(tái)大小：100*100mm，

3、樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)（選配）：手動(dòng)(電動(dòng))360度整體旋轉(zhuǎn)平臺(tái)：0-360°精度控制在0.2°，

4、儀器水平控制：樣品臺(tái)水平控制、鏡頭水平控制和整機(jī)四腳水平

（二） 進(jìn)液系統(tǒng)及其控制：

1、進(jìn)液系統(tǒng)：自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)，進(jìn)樣最小精度0.1微升。

2、進(jìn)液器：高精度可更換針頭氣密玻璃針管50ul、100ul，進(jìn)樣精度0.1 ul

3、針頭： 0.7mm/0.5mm標(biāo)準(zhǔn)針頭

4、進(jìn)樣器控制：XY 行程：手動(dòng) 12.5mm*12.5mm  0.01mm精度

         Z行程：手動(dòng)25mm 0.01mm精度 實(shí)現(xiàn)移液及焦距對焦功能

5、進(jìn)樣模式：程序設(shè)置進(jìn)樣區(qū)域，多點(diǎn)自動(dòng)按序拍攝，統(tǒng)一分析計(jì)算，自動(dòng)得到數(shù)據(jù)，一鍵出結(jié)果。

（三） 成像系統(tǒng)及其控制：

1、鏡頭控制：一維俯仰控制 。

2、鏡頭：工業(yè)連續(xù)放大鏡頭 0.7-5X光學(xué)放大 有效像素55 -320 pixel/mm ，工作距離90mm。

3、相機(jī)系統(tǒng)：工業(yè)級超低照度CCD系統(tǒng) 水平750線 0.0005Lux照度。

4、相機(jī)通訊：德國進(jìn)口CCD高幀率（200fps）,高品質(zhì)。在其他分辨率下可達(dá)700禎每秒（通過實(shí)驗(yàn)做到過）。

5、背景光：可調(diào)亮度LED冷光源，高亮度LED燈 進(jìn)口亞克力遮光片技術(shù)

（四） 軟件指標(biāo)：

1、接觸角分析方法:

6種 量高法、五點(diǎn)擬合法、量角法、插板計(jì)算法、懸滴擬合法、氣泡俘獲法、自動(dòng)影像分析法等

2、接觸角數(shù)據(jù)取得方式：全自動(dòng)測值和人工修整相結(jié)合。按測試，軟件自動(dòng)拍照-查找敏感點(diǎn)-計(jì)算接觸角值-顯示計(jì)算結(jié)果，整個(gè)過程無須人工干預(yù)，以降低人為因素影響

3、接觸角量測技術(shù)：數(shù)學(xué)模型擬合與真實(shí)液滴外廓實(shí)際量測相結(jié)合，解決非對稱圖像測值問題

4、測試液滴狀態(tài)，共4種：懸滴法(Pendant Drop)、停滴法(Sessile Drop)（2/3態(tài)）、氣泡虜獲法、插板法等

5、曲面修正：上凸曲面、下凹曲面、表面粗糙度修正

6、動(dòng)/靜態(tài)接觸角測試，可測試前進(jìn)/后退角/傾斜角和滾動(dòng)角值

7、拍攝圖像方法：單張拍攝、間隔拍攝（1-3600秒）和200幀/秒連續(xù)拍攝

8、左右接觸角值分別計(jì)算與比較功能，軟件自動(dòng)求取平均接觸角

9、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理功能：備份、壓縮、導(dǎo)出EXCEL表格，測值以及曲線擬合結(jié)果均可保存到導(dǎo)出的圖片上，直觀明了。

10、視頻錄相功能：錄制AVI格式影視圖像，可用于PPT文件制作

11、多種表面自由能估算模型，至少有9種表面自由能估算模型，不但能分析低能固體表面，也能分析高能固體表面