高溫高真空型接觸角測量儀光學成像的原理

更新時間：2021-01-10

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一接觸角定儀：
接觸角（Contact angle）是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線，此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ，接觸角測量是現今表面性能檢測的主要方法。
整體傾斜型接觸角測量儀是采用光學成像的原理，通過圖像輪廓分析方式測量樣品表面接觸角、潤濕性能、表界面張力、表面能、滾動（滑落角）、前進后退角及滯后性等性能，設備采用全自動進液裝置及自動整體傾斜裝置，功能全面、性價比高、可滿足各種常規測量需求，目前已經使用在眾多高校院所及企業。

二：應用
接觸角測量儀廣泛應用于各個行業領域，在手機制造、玻璃制造、表面處理、材料研究、化學化工、半導體制造、涂料油墨、電子電路、紡織纖維/生物等領域，接觸角測量已經成為了一項評估表面性能的儀器。
（部分測試功能需要選購附件完成）
1. 液體在固體表面的鋪展、滲透、吸收等潤濕行為，座滴法測量靜態接觸角；
2. 材料在固體表面的前進角、后退角、接觸角滯后、滾動角、動態接觸角測量；
3. 吸收材料的連續實時研究及過程記錄，接觸角隨時間變化曲線分析；
4. 各種材料的接觸角測量，如粉末、彎曲曲面、超疏水/超親水樣品；
5. 附著滴法測試材料浸沒在液體中的接觸角測試；
6. 懸滴法測量各種液體表界面張力及其極性、色散分量；
7. 計算固體表面自由能，及其極性色散分量分析；
8. 分析液體在固體表面的粘附功，評估固體表面均勻性、清潔度等。

三、儀器原理：
接觸角測量儀主要由光源、注射單元、樣品臺、采集系統、分析軟件五大部分組成，設備采用光學成像的原理。
光源采用密集LED冷光設計，發光均勻，圖像清洗，壽命長；
注射單元采用高精度注射泵進液，由軟件定量定速控制，滴液穩定，精度高達0.01微升；
樣品臺采用三維手動精調平臺，操作靈活，定位準確，樣品臺可根據實際樣品尺寸定制；
采集系統采用黑白進口CCD相機，拍攝穩定，圖像清晰，真實可靠，鏡頭采用工業級進口配置，0.7-4.5倍放大可調，成像無畸形失真；
分析軟件功能強大，具備一鍵式全自動擬合能力，滿足各種液滴形態的擬合;

四、符合相關標準
1.GB/T 24368-2009(玻璃表面疏水污染物檢測)；
2.SY/T5153-2007（油藏巖石潤濕性測定方法）；
3.ASTM D 724-99（2003）（紙的表面可濕性的試驗方法）；
4.ASTM D5946-2004（塑料薄膜與水接觸角度的測量）；
5.ISO15989（塑料薄膜和薄板電暈處理薄膜的水接觸角度的測量）；

接觸角測定儀，用于測量固體、液體和氣體三相之間的接觸角。通過測量接觸角，計算、測定液體對固體的附著力，固體表面張力及固體表面能等指標。該儀器廣泛用于石油、化工、造紙、染料及各種新材料研究制造領域。應用微控技術將攝入的圖象轉入計算機內進行保存、分析、打印。速度快捷，數據準確，操作方便。
測試方法：
1、靜滴法。
在固體表面滴一滴液體，待固-液-氣三相界面平衡后對平衡體系進行拍照，通過軟件提供的接觸角測量方法對接觸角進行測量。也可以在測試過程中對平衡過程進行定時拍照或錄像，然后對體系變化過程進行分析。
2、增減液滴法。
由于固體表面的不均勻性的存在，有時候需要測量動態接觸角，以分析接觸角的滯后現象，本儀器可以通過連續增加液滴量測量前進角或連續減少液滴量測量后退角。
硬件特性：
1、視頻采集：采用工業相機，圖像分辨率1280*960像素，高精度、高清晰度、低噪聲。USB2.0輸出，計算機控制增益、亮度、曝光時間。USB供電，不需單獨電源。信噪比>52dB，曝光時間17uS~2.3S。
2、鏡頭特性：
變焦顯微鏡頭。
變倍比：0.7～4.5X
放大倍數：30～130倍
拍攝距離：95mm
筒長：165mm
3、載物臺移動特性：
移動方式：手動，平滑光學部件
X方向（橫向）：80mm，精度0.1mm
Y方向（縱向）：30mm，精度0.1mm
Z方向（上下）：50mm
4、鏡頭調節支架特性：
采用F型鏡頭支架
調節范圍：60mm
6、單色半導體照明光源，亮度連續可調。
7、外形尺寸：600x310x450 mm
軟件特性：
? 小窗口預覽，大窗口拍照和分析。
? 視頻錄制與分析功能
? 單張拍照功能。
? 連續定時拍照功能，定時時間任意可調。
? 切線法測量方式，直接顯示接觸角值，精度0.1°。
? 弦高法測量方式，接觸角值顯示精度0.1°。
? 橢圓擬合法測量方式，接觸角值顯示精度0.1°。
? 量角法測量方式，接觸角值顯示精度0.1°。
? 測量范圍：0～180°
? 幀頻：25幀/秒
? 圖形任意旋轉與移動，圖形確定可立即自動計算角度并顯示。
? 完整的測試結果與圖像整體保存功能。
? 表面能計算方法：Fowkes方法、Owens方法、Wu S.J方法、LW-AB方法、ZHU方法。

一?概述（Summary）
接觸角（Contact angle）是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線，此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ，接觸角測量是現今表面性能檢測的主要方法。
高溫高真空型接觸角測量儀是采用光學成像的原理，通過圖像輪廓分析方式測量高溫狀態下樣品表面接觸角、潤濕性能、表界面張力、表面能等性能，設備通常用于檢測金屬材料表面性能，設備性價比高、加熱穩定、真空度高、功能全面、可滿足各種金屬材料科研需要。

二?應用
1、冶金行業：分析熔液(melt)如鋼液、鋁液、銅液高溫條件下的表面張力值；在基于分析接觸角及表面張力的基礎上，控制合理潤濕范圍，查找有效的去除冶煉過程中爐垢的辦法
2、焊接行業（：分析焊料與焊接體的接觸角值以及焊料熔液的表面張力，從    而有效地提升焊接強度
3、合金行業：分析材料組份的表面張力值，提高合金材料間的互相結合程度
4、制陶及玻璃行業：分析加熱過程中的燒結、軟化、熔化到液    化全過程的輪廓變化進行監測，分析陶瓷或玻璃的表面張力值
5、瓷釉：釉面表面潤濕性分析，提升釉面的表面強度
6、煤炭及電力行業：分析煤炭的表面張力值，控制合理的潤    濕性，有效去除爐垢
7、其他高溫要求的測試：分析熔液的表面張力值以及熔液與固體材料之間的    接觸角值，分析不同溫度或隨時間變化的表面張力和接觸角值。

六?產品特點（Product features）
1. 主機采用高強度航空鋁合金結構搭配模塊化設計理念，集成芯片電路控制，采納接觸角設備的設計精華與配置，保證儀器具有穩定性；
2. 加熱系統：高溫爐采用硅鉬棒加熱元件，有效加熱恒溫區長度φ50mm*120mm，智能化30段可編程溫度控制，升溫速率≤10℃/min，控溫精度，1000℃以下，±0.1℃，1000℃以上，±1℃；
3. 雙溫度監控系統，外置與內置同時具備，測溫熱電偶，材質為鎢錸合金，測量精度±0.1℃，可實時監測加熱爐內溫度；
4. 接觸角測試的同軸雙視窗法蘭裝置，內置熱電偶測溫位置，內置真空系統及保護氣體管路，內置雙水冷裝置。觀察視窗直徑不低于20mm。視窗材質采用石英材質并可拆卸更換；
5. 設計光學系統調節機構，光學成像傾斜度，-10~10°連續可調，精度±0.1°；左右前后±25mm可調，高度±10mm；光學系統可實現配合樣品放置快速位置切換，行程不低于150mm，并具備鎖止機構；快速準確可調的光學系統，確保樣品放置及視野調節準確便捷；
6. 采用工業級密集可調LED冷光源系統（壽命25000H以上），保證成像更清晰，同時避免額外熱度所導致的小液滴揮發；