如何校準(zhǔn)與標(biāo)定視頻光學(xué)接觸角測量儀

視頻光學(xué)接觸角測量儀由于采用了顯微鏡頭，因而其分辨率均已經(jīng)達到了微米級（um）。而且，的視頻光學(xué)接觸角測量儀由于采用了Young-Laplace方程擬合技術(shù)，因而可以用來測試液/氣或液/液表面張力或界面張力值。因而如何有效的標(biāo)定或校準(zhǔn)視頻光學(xué)接觸角測量儀成為了選購或判斷該儀器精度的關(guān)鍵。

1、視頻光學(xué)接觸角測量儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)特性要求對接觸角測試提供一個更為的校準(zhǔn)和標(biāo)定工具。

由于視頻光學(xué)接觸角測量儀的結(jié)構(gòu)除在頂視法外，均為側(cè)視法，即背景光在被測物的一側(cè)，另一側(cè)為鏡頭與相機。（頂視法接觸角測試系統(tǒng)采用的軟件算法為ADSA－D，Young-Laplace方程擬合技術(shù)，具體參考A.W.Neumann相關(guān)文獻）。因而，從光學(xué)原理來講，此時的攝像技術(shù)為背光拍照，因而也可稱為輪廓成像技術(shù)。目前，較為流行的光學(xué)成像系統(tǒng)除了美國科諾采用了的石英玻璃柔光板外，其他均是普通的如有機玻璃柔光技術(shù)，光的均勻度一般。在鏡頭上均是采用Navitar公司工業(yè)連續(xù)變倍顯微鏡而非的輪廓鏡頭。事實上，從光學(xué)成像的精度而言，美國科諾*提供了基于平行光光路設(shè)計的C60系列是視頻光學(xué)接觸角測量儀的者。因為，視頻光學(xué)接觸角測量儀采用了世界的平行光背景光源以及平行光鏡頭，在攝像機上采用了世界的USB3.0彩色高速攝像機（160－3300幀/秒）。而平行光路的設(shè)計加上精密的背景光、相機、樣品臺三位一體的水平調(diào)整功能，可以大大提升接觸角及光學(xué)法表面張力和界面張力測值的精度。從這個意義上來講，C60系列是一個已經(jīng)研制成功的視頻光學(xué)接觸角測量儀。

2、目前市售標(biāo)定板或分劃板或針頭標(biāo)定法滿足接觸角測試的高、高精度的要求。

目前市場上銷售的標(biāo)定板均是采用分劃板的方式或在玻璃上光刻不同角度接觸角值的標(biāo)定板。此類標(biāo)定板均是2D平面模式。而事實上，像接觸角測試這樣的特殊光路，如果是平面2D標(biāo)定板會出現(xiàn)樣品擺放傾斜度（前后、左右等多維）影響，而導(dǎo)致標(biāo)定失敗，精度一般。在測試表面張力或界面張力值時，美國科諾原有技術(shù)則以采用千分尺去測量針頭的直徑來作標(biāo)定。雖然解決了一個維度里的精度，但無法解決針頭傾斜所帶來的精度誤差。

根據(jù)如上問題，雖然有美國科諾C60系列平行光光路設(shè)計的的高精密視頻光學(xué)接觸角測量儀，但是，一個滿足3D條件下輪廓標(biāo)定的標(biāo)定物是我們提升測值精度的關(guān)鍵。

1、美國科諾可為用戶提供為的技術(shù)的3D模型接觸角校準(zhǔn)工具。

2015年5月，美國科諾授權(quán)上海梭倫信息科技有限公司在中國申請了，號ZL201520285636.5，名稱《一種用于視頻光學(xué)接觸角測量儀的校準(zhǔn)工具》中，提出了一種目前為科學(xué)的接觸角標(biāo)定方法及工具。采用平面切割陶瓷或鋼球的方法來標(biāo)定接觸角值。具體實施方法為，（1）先通過微分測量尺計算一個球冠的接觸角值。通過升高球露出平面，并使用該校準(zhǔn)工具上的千分測量尺測出高度，再采用簡單的幾何公式計算出該已經(jīng)直徑值的球露出高度的接觸角值。（2）再通過接觸角測試軟件，測量該球冠的接觸角值。（3）對比兩個球的接觸角值誤差值，判斷得出該接觸角儀的精度。采用陶瓷球的精度為0.13um，采用不銹鋼球的精度為1um。

2、美國科諾可為用戶提供為的標(biāo)定工具套件。

特別在校準(zhǔn)界面張力測量值時，我們采用了紅寶石球及紅寶石圓柱，精度均可達0.13um。

（1）紅寶石球柱精度0.13um，柱直徑1，1.5, 2, 三種規(guī)格，25℃時膨脹系數(shù)為4.5*10^-6/℃。同時可提供精度為0.01mm的鎢鋼標(biāo)定柱。紅寶石球柱的形狀如下：

（2）紅寶石球柱精度0.13um，球直徑1,2,3,4,5五種規(guī)格，25℃時膨脹系數(shù)為4.5*10^-6/℃。紅寶石球與柱形的安裝孔直徑為0.5mm。柱形上側(cè)即可一個球冠。該球冠因而也可作為接觸角值校準(zhǔn)工具。紅寶石球標(biāo)定工具形狀如下：

采用紅寶石球后，接觸角校準(zhǔn)值主流儀器廠商的值如下所示：

其他廠商在本文章均隱藏公司名稱，如需要視頻可向我公司工程師索取。

美國科諾為您、高精度測試接觸角及界面張力、表面張力添“色”。

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