如何通過接觸角測量儀/水滴角測量儀技術指標來區分接觸角測量儀及水滴角測量儀的技術區別以及優缺點

如何通過接觸角測量儀/水滴角測量儀技術指標來區分接觸角測量儀及水滴角測量儀的技術區別以及優缺點。

如下所示的技術指標是國產的接觸角測量儀/水滴角測量儀的技術指標，從指標項來看，其主要特征可以體現為：

一、該接觸角測量儀的校準工具采用了玻璃校準板。

從指標項：2） 帶標準校正標樣 可以看出。

二、該儀器的硬件設計方面沒有考慮到各不同部件的控制精度要求：

1、上下移動 手動，行程80mm，精度0.1mm

通常情況下，上下移動的精度要求比較高，通常需要0.01mm的精度，這樣控制起來更為方便，不至于樣品被移動得忽高忽低。

2、進樣器移動：上下100mm; 左右100mm

這部分的控制通常是完成移液和位置控制，在顯微條件下，通常要求移動范圍不是很大，但對精度要求比較高。通常以0.01mm精度為準。

3、工業鏡頭移動：前后180mm（微調3mm）

這部分是完成調整焦距的工作，通常要求移動范圍不大，但是精度要求為0.01mm甚至更低。

4、該儀器不提供樣品臺獨立水平調整功能，因而，在硬件設計上存在較大問題。

從如上考察來看，該儀器為基礎型量角器，控制精度極低，通常無法完成高精度樣品的定位（如定位在1mm之內位置定點），控制精度一般。通常這樣的所謂的接觸角測量儀是沒有經過整體設計的，是將臥式顯微鏡進行簡單的改裝后實現的。大部分國產的接觸角測量儀事實上均采用了齒輪齒條滑臺控制件以及顯微鏡中的升級系統等，達不到水滴角測量的技術設計精要所要求的：0.01mm控制精度,樣品臺以及鏡頭獨立調整水平度，且要求為0.01mm精度的高精度要求。因而，這些儀器是將低價配件組裝后的不合格品。

三、軟件功能方面：

（1）國內的接觸角測量分析軟件自動橢圓擬合法（一鍵自動擬合，不存在人工誤差）包括：
圓法擬合（Circle method）（適用于低角度接觸角測量）
橢圓/斜橢圓擬合法（Ellipse/Oblique ellipse）（適用于高角度接觸角擬合）
LY（應用于120°以上高角度接觸角測量）
微分橢圓法/微分圓法（Differential circle / Differential ellipse）（應用于不規則液滴形態接觸角的擬合）
 

這部分指標體現了該儀器僅僅是簡單的量角器，即只有橢圓、圓擬合的功能。而真正測試接觸角值或水滴角值的通常采用的算法為阿莎，可以自動修正重力系統，并將接觸角與表面張力、重力綜合參與分析，得到相應的左、右接觸角值以及本征接觸角值，3D接觸角值。

因而，在沒有出現阿莎算法的技術指標時，通常的接觸角測量儀僅僅可視為1950-1980年代的第二代量角器階段的接觸角值，且是所謂的接觸角值。這些值僅能夠提供部分參考意義，由于將表面張力排除在外量角，不修正重力，因而，測值結果的重復性以及本身的精度均不值得信任。

四、其他指標：

通常而言，在沒有的3D接觸角校準工具的配合下，一些指標是無法進行驗證的，如接觸角測量精度等。而檢驗接觸角測量精度的工具目前為止只有3D紅寶石校準工具，通過改變0.01mm的高度，判斷接觸角測值的誤差。

而檢驗表面張力測值精度的方法通常是通過已知液體，通常采用蒸餾水的方法進行判斷。當然，在測試算法上目前阿莎算法是比較的算法，具體可參考A.W.Neumann教授相關文獻。

具體指標如下所示： 這樣的儀器是僅需要8000元左右即可完成組裝的低價數碼量角器。

水滴角測試儀 SPEC
1） 帶表面張力和表面能測試軟件功能
2） 帶標準校正標樣

工作臺面尺寸：120mm*150mm
? 工作臺移動：
a) 前后移動 手動，行程80mm，精度0.1mm b) 左右移動 手動，行程80mm，精度0.1mm c) 上下移動 手動，行程80mm，精度0.1mm
? 樣品臺尺寸：10寸
? 進樣器移動：上下100mm; 左右100mm
? 工業鏡頭移動：前后180mm（微調3mm）
? 工業鏡頭：0.7X *-4.5X高清遠心連續變倍變焦顯微鏡
? CCD：SONY原裝進口高速工業級芯片；25幀/S、60幀/S、300幀/S、1000幀/S（標配25幀/S；可選配）
? 鏡頭角度可調試：仰視、平視、俯視多視角觀察
? 光源：LED可調節藍色基調工業級冷光源；使用壽命達貳萬伍仟小時以上
? 電源及功率：220V / 60HZ
分析軟件：
（1）國內的接觸角測量分析軟件自動橢圓擬合法（一鍵自動擬合，不存在人工誤差）包括：
圓法擬合（Circle method）（適用于低角度接觸角測量）
橢圓/斜橢圓擬合法（Ellipse/Oblique ellipse）（適用于高角度接觸角擬合）
LY（應用于120°以上高角度接觸角測量）
微分橢圓法/微分圓法（Differential circle / Differential ellipse）（應用于不規則液滴形態接觸角的擬合）
（2）動態接觸角擬合包括：
潤濕性能測試（Wettability）（應用于慢性吸收材料、潤濕材料的表面吸收或潤濕性能測試，批量處理）
視頻擬合（Video analysis）（應用于吸收或潤濕速度較快的樣品的吸收或潤濕性能測試，視頻動態處理）
（3）動態表面/界面張力測量（Measurement of dynamic surface / interfacial tension）（測量液體整個過程的張力變化趨勢，更的判定其真實的表面/界面張力）
（4）表面能量計算（Surface energy）（使用主流的多種表面能計算方式測量對固體表面能量進行分析）
（5）粘附功（Adhesion work）等多功能測試
規格：
? 接觸角測量范圍：0-180°
? 接觸角測量精度：±0.1°
? 表界面張力測量范圍：0-2000mN/m；測量精度：0.01 mN/m
? 高精度自動滴液系統：軟件高精度滴液系統；滴液精度：0.0 1μl
? 接觸角高精密儀器校準片：德國原裝進口接觸角角度校準標準片3°5°8° ；60°90°120°；115°（選配）