SCI4000A自動進(jìn)樣接觸角測量儀
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，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)算接觸角的方法通常基于一特定的數(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°
2. 接觸角分辨率：0.01°
3. 接觸角測值精度：±0.1°(θ/2 法)
4. 界面張力測量范圍：0.1-1000mN/m
5. 界面張力測量分辨率：0.1mN/m
6. 儀器尺寸及重量：260530Dx460H mm 14kg
7. 電源：AC220—240V 50HZ
三、硬件指標(biāo)：
（一） 樣品臺及其控制：
1、樣品臺移動：XY行程：手動±50mm 精度：0.1mm Z行程：手動 25mm 精度：0.01mm；
2、樣品臺大小：100*70mm
3、儀器水平控制：樣品臺水平控制、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)：高精度雙路自動進(jìn)樣系統(tǒng)，精度0.1微升，小7納升。
2、進(jìn)液器：高精度可更換針頭氣密玻璃針管50ul、100ul、250ul超疏水針頭等等
3、進(jìn)樣精度：±0.1μl
4、針頭： 0.5mm 0.7mm標(biāo)準(zhǔn)針頭、聚四氟乙烯針頭
5、進(jìn)樣器控制：XY 行程：手動 12.5mm*12.5mm 0.01mm精度
Z行程：手動25mm 0.01mm精度 實(shí)現(xiàn)移液及焦距對焦功能
6、進(jìn)樣模式：程序設(shè)置進(jìn)樣區(qū)域，多點(diǎn)自動按序拍攝，統(tǒng)一分析計(jì)算，自動得到數(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
3、相機(jī)系統(tǒng)：工業(yè)級超低照度CCD系統(tǒng) 水平700線 0.0005Lux照度
4、相機(jī)通訊： USB2.0制式700線工業(yè)CCD25幀/秒或CCD60幀/秒的速度（可選配高速CCD）
5、背景光：可調(diào)亮度LED冷光源 50個(gè)左右高亮度LED燈 進(jìn)口亞克力遮光片技術(shù)
6、七維調(diào)整平臺
四、軟件指標(biāo)：
1、SCI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、自動影像分析法等
2、接觸角數(shù)據(jù)取得方式：全自動測值和人工修整相結(jié)合。按測試，軟件自動拍照-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/測表面張力)、停滴法(Sessile Drop)（2/3態(tài)）、氣泡虜獲法、插板法等（需選配）
5、曲面修正：上凸曲面、下凹曲面、表面粗糙度修正
6、動/靜態(tài)接觸角測試，可測試前進(jìn)和后退角，傾斜角和滾動角值（需要加配旋轉(zhuǎn)平臺）
7、拍攝圖像方法：單張或25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
