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高溫高真空型接觸角測量儀光學(xué)成像的原理

更新時間:2021-01-10點擊次數(shù):908

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(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(滑落角)、前進(jìn)后退角及滯后性等性能,設(shè)備采用全自動進(jìn)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(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)用于各個行業(yè)領(lǐng)域,在手機制造、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、滾動角、動態(tài)接觸角測量;
3. 吸收材料的連續(xù)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(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,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精調(diào)平臺,操作靈活,定位準(zhǔn)確,樣品臺可根據(jù)實際樣品尺寸定制;
采集系統(tǒng)采用黑白進(jìn)口CCD相機,拍攝穩(wěn)定,圖像清晰,真實可靠,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;
分析軟件功能強大,具備一鍵式全自動擬合能力,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(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)入計算機內(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,有時候需要測量動態(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,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(shù):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(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)定時拍照功能,定時時間任意可調(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,圖形確定可立即自動計算角度并顯示。
? 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(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間變化的表面張力和接觸角值。

六?產(chǎn)品特點(Product features)
1. 主機采用高強度航空鋁合金結(jié)構(gòu)搭配模塊化設(shè)計理念,集成芯片電路控制,采納接觸角設(shè)備的設(shè)計精華與配置,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)置同時具備,測溫?zé)犭娕迹馁|(zhì)為鎢錸合金,測量精度±0.1℃,可實時監(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)計光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機構(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,同時避免額外熱度所導(dǎo)致的小液滴揮發(fā);

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