高溫高真空型接觸角測量儀光學(xué)成像的原理

一接觸角定儀：
接觸角（Contact angle）是指在氣、液、固三相交點(diǎn)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(xiàn)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(xué)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(dòng)（滑落角）、前進(jìn)后退角及滯后性等性能，設(shè)備采用全自動(dòng)進(jìn)液裝置及自動(dòng)整體傾斜裝置，功能全面、性價(jià)比高、可滿足各種常規(guī)測量需求，目前已經(jīng)使用在眾多高校院所及企業(yè)。

二：應(yīng)用
接觸角測量儀廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，在手機(jī)制造、玻璃制造、表面處理、材料研究、化學(xué)化工、半導(dǎo)體制造、涂料油墨、電子電路、紡織纖維/生物等領(lǐng)域，接觸角測量已經(jīng)成為了一項(xiàng)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(tài)接觸角；
2. 材料在固體表面的前進(jìn)角、后退角、接觸角滯后、滾動(dòng)角、動(dòng)態(tài)接觸角測量；
3. 吸收材料的連續(xù)實(shí)時(shí)研究及過程記錄，接觸角隨時(shí)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(jì)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(tǒng)、分析軟件五大部分組成，設(shè)備采用光學(xué)成像的原理。
光源采用密集LED冷光設(shè)計(jì)，發(fā)光均勻，圖像清洗，壽命長；
注射單元采用高精度注射泵進(jìn)液，由軟件定量定速控制，滴液穩(wěn)定，精度高達(dá)0.01微升；
樣品臺采用三維手動(dòng)精調(diào)平臺，操作靈活，定位準(zhǔn)確，樣品臺可根據(jù)實(shí)際樣品尺寸定制；
采集系統(tǒng)采用黑白進(jìn)口CCD相機(jī)，拍攝穩(wěn)定，圖像清晰，真實(shí)可靠，鏡頭采用工業(yè)級進(jìn)口配置，0.7-4.5倍放大可調(diào)，成像無畸形失真；
分析軟件功能強(qiáng)大，具備一鍵式全自動(dòng)擬合能力，滿足各種液滴形態(tài)的擬合;

四、符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
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(yàn)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(jì)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(biāo)。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(lǐng)域。應(yīng)用微控技術(shù)將攝入的圖象轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行保存、分析、打印。速度快捷，數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(jìn)行拍照，通過軟件提供的接觸角測量方法對接觸角進(jìn)行測量。也可以在測試過程中對平衡過程進(jìn)行定時(shí)拍照或錄像，然后對體系變化過程進(jìn)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(shí)候需要測量動(dòng)態(tài)接觸角，以分析接觸角的滯后現(xiàn)象，本儀器可以通過連續(xù)增加液滴量測量前進(jìn)角或連續(xù)減少液滴量測量后退角。
硬件特性：
1、視頻采集：采用工業(yè)相機(jī)，圖像分辨率1280*960像素，高精度、高清晰度、低噪聲。USB2.0輸出，計(jì)算機(jī)控制增益、亮度、曝光時(shí)間。USB供電，不需單獨(dú)電源。信噪比>52dB，曝光時(shí)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(shù)：30～130倍
拍攝距離：95mm
筒長：165mm
3、載物臺移動(dòng)特性：
移動(dòng)方式：手動(dòng)，平滑光學(xué)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(diào)節(jié)支架特性：
采用F型鏡頭支架
調(diào)節(jié)范圍：60mm
6、單色半導(dǎo)體照明光源，亮度連續(xù)可調(diào)。
7、外形尺寸：600x310x450 mm
軟件特性：
? 小窗口預(yù)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(xù)定時(shí)拍照功能，定時(shí)時(shí)間任意可調(diào)。
? 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(zhuǎn)與移動(dòng)，圖形確定可立即自動(dòng)計(jì)算角度并顯示。
? 完整的測試結(jié)果與圖像整體保存功能。
? 表面能計(jì)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(diǎn)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(xiàn)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(xué)成像的原理，通過圖像輪廓分析方式測量高溫狀態(tài)下樣品表面接觸角、潤濕性能、表界面張力、表面能等性能，設(shè)備通常用于檢測金屬材料表面性能，設(shè)備性價(jià)比高、加熱穩(wěn)定、真空度高、功能全面、可滿足各種金屬材料科研需要。

二?應(yīng)用
1、冶金行業(yè)：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(chǔ)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(yè)（：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(qiáng)度
3、合金行業(yè)：分析材料組份的表面張力值，提高合金材料間的互相結(jié)合程度
4、制陶及玻璃行業(yè)：分析加熱過程中的燒結(jié)、軟化、熔化到液    化全過程的輪廓變化進(jìn)行監(jiān)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(qiáng)度
6、煤炭及電力行業(yè)：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(shí)間變化的表面張力和接觸角值。

六?產(chǎn)品特點(diǎn)（Product features）
1. 主機(jī)采用高強(qiáng)度航空鋁合金結(jié)構(gòu)搭配模塊化設(shè)計(jì)理念，集成芯片電路控制，采納接觸角設(shè)備的設(shè)計(jì)精華與配置，保證儀器具有穩(wěn)定性；
2. 加熱系統(tǒng)：高溫爐采用硅鉬棒加熱元件，有效加熱恒溫區(qū)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(jiān)控系統(tǒng)，外置與內(nèi)置同時(shí)具備，測溫?zé)犭娕?，材質(zhì)為鎢錸合金，測量精度±0.1℃，可實(shí)時(shí)監(jiān)測加熱爐內(nèi)溫度；
4. 接觸角測試的同軸雙視窗法蘭裝置，內(nèi)置熱電偶測溫位置，內(nèi)置真空系統(tǒng)及保護(hù)氣體管路，內(nèi)置雙水冷裝置。觀察視窗直徑不低于20mm。視窗材質(zhì)采用石英材質(zhì)并可拆卸更換；
5. 設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，光學(xué)成像傾斜度，-10~10°連續(xù)可調(diào)，精度±0.1°；左右前后±25mm可調(diào)，高度±10mm；光學(xué)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)配合樣品放置快速位置切換，行程不低于150mm，并具備鎖止機(jī)構(gòu)；快速準(zhǔn)確可調(diào)的光學(xué)系統(tǒng)，確保樣品放置及視野調(diào)節(jié)準(zhǔn)確便捷；
6. 采用工業(yè)級密集可調(diào)LED冷光源系統(tǒng)（壽命25000H以上），保證成像更清晰，同時(shí)避免額外熱度所導(dǎo)致的小液滴揮發(fā)；