表面清潔度檢測(cè)方法檔

本文格式為Word版，下載可任意編輯——表面清潔度檢測(cè)方法檔表面清潔度測(cè)試儀器定義：

表面清潔度測(cè)試儀器器是一種借用特定測(cè)試技術(shù)來(lái)分析物體表面的清潔程度的儀器.尋常而言,表面清潔度測(cè)試儀器器有兩種,一種為稱(chēng)重法清潔度分析儀,另一種就是借用特定物體的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表面清潔度分析的儀器.這種儀器我們尋常稱(chēng)為接觸角儀技術(shù)表面清潔度測(cè)試儀器.而接觸角儀是指專(zhuān)業(yè)用于測(cè)量固體表面自由能的專(zhuān)業(yè)測(cè)量/測(cè)定儀器，通過(guò)白金板法、懸滴法、插板法等原理，實(shí)現(xiàn)確切固體表面自由能的表現(xiàn)之一接觸角值的測(cè)量。同時(shí)，利用軟件技術(shù)，可能測(cè)得動(dòng)態(tài)接觸角值，如前進(jìn)角/后退角、傾斜角、滾動(dòng)角等以及隨時(shí)間變化的接觸角測(cè)試等。

稱(chēng)重法表面清潔度測(cè)試儀器的優(yōu)缺點(diǎn)：

稱(chēng)重法表面清潔度測(cè)試儀器尋常應(yīng)用的縝密軸承的會(huì)十分多,但尋常是用于測(cè)試無(wú)機(jī)粉塵的污染.而對(duì)于有機(jī)的污染有時(shí)會(huì)相對(duì)而言比較難。雖然具有操作便利的優(yōu)點(diǎn),但稱(chēng)重法表面清潔度測(cè)試儀器由于最小稱(chēng)重與量程的問(wèn)題而影響到用戶的使用.這是一個(gè)兩難境遇.

接觸角分析技術(shù)下的表面清潔度儀是如何工作的

我們可以通過(guò)測(cè)定接觸角值來(lái)分析固體的表面自由能(surfaceenergy,γ)。但為確切測(cè)定表面自由能，我們必需選擇一個(gè)符合要求的固液體系以及一個(gè)相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。但是，有時(shí)候我們可能不需要這么繁雜，由于，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)最簡(jiǎn)單的用二次蒸餾水相對(duì)于固體表面的接觸角值就可以相應(yīng)的描述出我們需要的這個(gè)固體的物理化學(xué)性質(zhì)。這是由于，大多數(shù)狀況下，由于污染物的存在，我們所測(cè)得的表面自由能值也會(huì)不一樣。特別是當(dāng)存在有機(jī)污染物時(shí)，這個(gè)現(xiàn)象就更為明顯。而這些污染物恰恰是我們想方設(shè)法將他清潔掉的。如下所圖所示：

1、為何污染物能夠改變接觸角值呢？

從理論分析，這個(gè)原因很簡(jiǎn)單，那就是假使污染物的表面自由能與清潔的固體材料的表面自由能不一樣的話，接觸角值確定也會(huì)不同。從物理化學(xué)學(xué)科來(lái)講，接觸角值是描述界面自由能性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，大多數(shù)的污染物相對(duì)而言，一定會(huì)與清潔固體材料有不同的化學(xué)性質(zhì)和不同表面自由能。應(yīng)用層次上，我們的科學(xué)家和生產(chǎn)廠通過(guò)大多數(shù)的試驗(yàn)也證明白這個(gè)理論。

2、污染物通過(guò)何種方法改變接觸角值的?

金屬材料和半導(dǎo)體材料(半金屬材料)以及他們的氧化物，尋常具有高能表面－高表面自由能值。而與之不同的是，油脂、石油、碳?xì)浠衔镆约熬酆衔飳こ＞哂械捅砻孀杂赡苤怠Ｋ裕?/p>

在應(yīng)用接觸角值分析表面清潔度時(shí)，我們假設(shè)當(dāng)清潔材料是金屬和半導(dǎo)體材料時(shí)，污染物是油脂、石油、碳?xì)浠衔镆约熬酆衔铮煌?，?dāng)清潔材料是鐵氟龍、聚合物以及低能表面金屬時(shí)，污染物是高表面自由能的金屬材料，他們污染底材的方法是通過(guò)提升表面自由能實(shí)現(xiàn)的。而這里，我們不得不提及的是，LCD玻璃底材的表面自由能事實(shí)上不高，但他的接觸角值恰恰能夠是一個(gè)低接觸角值。而不同的是，假使玻璃受有機(jī)物污染后，這個(gè)接觸角值就會(huì)明顯變大。

所以，我們必需明確我們的底材的表面性質(zhì)，而此時(shí)，您可能必需先了解一下相關(guān)的物理化學(xué)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

3、假使表面自由能是不同的，那么，他們?nèi)绾胃淖兘佑|角值的？

Girifalco-Good-Fowkes-Young理論給了我們一個(gè)很簡(jiǎn)單的理解方式，這個(gè)公式中，我們可以十明顯顯的看到有如下關(guān)系存在：

θ?????:接觸角

γS????:固體的表面張力值(表面自由能surfaceenergy)γL????:固體的表面張力值γSL???:固體與液體的界面張力值γS????:γL?cosθ+γSL

??

平衡接觸角與三個(gè)界面自由能之間有如下關(guān)系：γS=γL?cosθ+γSL

尋常狀況下，一個(gè)普通的表面暴露在空氣中(不是在真空環(huán)境下)，其表面自由能會(huì)從73降低到18.您可以看一下，其表面自由能的變化值。

提醒您注意的是，如下鉑金和鋁合金的表面自由能值不會(huì)是這個(gè)值。這僅僅是依據(jù)接觸角值選用的一種數(shù)學(xué)模型估算出來(lái)的值。恰恰是這個(gè)數(shù)學(xué)模型不符合這樣的樣品測(cè)值，所以才會(huì)出現(xiàn)這樣的估算結(jié)果。

4、單層污染物分子對(duì)接觸角變化值的敏感性如何？

通過(guò)表面自由能的理論，我們就可以看到，接觸角以及表面自由能本身所描述的恰恰是單層分子的力?？紤]到表面均勻度(受污染程度區(qū)別)，我們最多測(cè)試到的力為2－3個(gè)的分子層力。在物理化學(xué)研究領(lǐng)域，恰恰是分析這個(gè)分子層表面如吸附，電化學(xué)等性質(zhì)。

5、我們需要測(cè)試多大空間的接觸角值？

尋常，我們使用2uL左右的液滴滴于固體材料表面，分析這滴液滴在固體材料表面所形成的接觸角值。而由于應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榉治霰砻媲鍧嵍?，所以，我們必需分析多個(gè)點(diǎn)的接觸角值，方可以得出清潔度狀況。我們建議的測(cè)試范圍為，測(cè)試被測(cè)固體材料表面3－10個(gè)點(diǎn)的接觸角值，然后分析其接觸角變化狀況，用以確定是否符合清潔度要求。

表面清潔度測(cè)試儀器采用接觸角測(cè)試技術(shù)測(cè)試時(shí)的基本原理：接觸角測(cè)試原理

表面清潔度測(cè)試儀器由于測(cè)試技術(shù)不同，我們尋常能夠找到多種方法測(cè)試接觸角。而應(yīng)用這些接觸角測(cè)試技術(shù)，我們的生產(chǎn)廠就能夠生產(chǎn)出各種原理的表面清潔度測(cè)試儀器。

1、影像分析法(角測(cè)量?jī)xGoniometry)表面清潔度測(cè)試儀器：

影像分析法是通過(guò)滴出一滴滿足要求體積的液體于固體表面，通過(guò)影像分析技術(shù)，測(cè)量或計(jì)算出液體與固體表面的接觸角值的簡(jiǎn)易方法。作為影像分析法的儀器，其基本組成部分不外乎光源、樣品臺(tái)、鏡頭、圖像采集系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的一個(gè)影像分析法可以不含圖像購(gòu)買(mǎi)系統(tǒng)，而通過(guò)鏡頭里的十字形校正線去直接相切于鏡頭里觀測(cè)到的接觸角得到。作為動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，如我們測(cè)試前進(jìn)角θA和后退角θR時(shí)，我們可以通過(guò)控制進(jìn)樣量來(lái)實(shí)現(xiàn)，如我們想測(cè)前進(jìn)角θA，我們就可以增加液體量；如我們想測(cè)后退角θR時(shí)，我們可以減少液體量。當(dāng)然，我們也可以讓樣品臺(tái)傾斜，直接測(cè)得傾斜角，而此時(shí)，我們必需使用高速相機(jī)進(jìn)行圖像采集。

標(biāo)準(zhǔn)的影像分析系統(tǒng)會(huì)采用CCD攝像和圖像采集系統(tǒng)，同時(shí)，通過(guò)軟件分析接觸角值。

影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器的優(yōu)點(diǎn)

影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器可使用環(huán)境遠(yuǎn)高于力測(cè)量法，我們可以簡(jiǎn)單測(cè)得各種外形品的接觸角值。而力測(cè)量法表面清潔度測(cè)試儀器對(duì)于材質(zhì)的均勻度以及平整性均有較高的要求。我們更可以用于測(cè)試高溫條件下的樣品的表面張力值，如溶化后的聚合物。這就是影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器的優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器的缺點(diǎn)也很明顯。

影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器的缺點(diǎn)

(1)影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器的主要缺陷在于人為誤差較大。

這種缺陷主要是由于：第一、接觸角切線的再現(xiàn)能力較差，主要是由于使用者的人為判斷誤差所致；其次、水平線的確認(rèn)較困難，而水平線的高低不同，導(dǎo)致的結(jié)果也會(huì)有較大誤差。

以上缺陷作為彌補(bǔ)方法，SL系列表面清潔度測(cè)試儀器采用軟件全自動(dòng)分析方法計(jì)算接觸角值。但這種方法也會(huì)受限于測(cè)試區(qū)域內(nèi)是否有雜點(diǎn)。同時(shí)，SL系列表面清潔度測(cè)試儀器采用高精度升降臺(tái)，控制樣品臺(tái)水平線與軟件水平線的一致，以硬件方式提升水平線的識(shí)別能力。但是，這種硬件校正水平線也會(huì)因樣品不同，有時(shí)也會(huì)存在水平線無(wú)法觀測(cè)到的現(xiàn)象。

(2)影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器在前進(jìn)后退角測(cè)試過(guò)程中，樣品進(jìn)樣過(guò)程的

重復(fù)性較差。

液滴移轉(zhuǎn)過(guò)程中，我們尋常會(huì)這次進(jìn)樣多，這次進(jìn)樣少，而這樣的量的變化同樣會(huì)導(dǎo)致接觸角測(cè)量值的變化。相對(duì)于力測(cè)量法測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角而言，這種缺陷是十明顯顯的。

(3)影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器無(wú)法確鑿測(cè)試?yán)w維接觸角和粉體接觸角值2、插板法表面清潔度測(cè)試儀器：

也稱(chēng)傾板法表面清潔度測(cè)試儀器，其原理是固體板插入液體時(shí)，只有板面與液體的夾角恰好為接觸角時(shí)液面才直平伸至三相交界處，不出現(xiàn)彎曲。如下圖B所示。否則，液面將出現(xiàn)如圖A或C所示的彎曲現(xiàn)象。因此，改變板的插入角度直至液面三相交界處附近無(wú)彎曲，這時(shí)，板面與液面的夾角即為接觸角。斜板法避免了作切線的困難，提高了測(cè)量的精度，但突出的缺點(diǎn)是液體用量較多。這在大量狀況下阻礙了它的應(yīng)用，且，他只能測(cè)試接觸角小于90°的樣品。這就是這種原理的表面清潔度測(cè)試儀器。

SL系列表面清潔度測(cè)試儀器提供插板法供您參考。但不是十分建議您采取此種方法，原由于，此種方法的表面清潔度測(cè)試儀器測(cè)試接觸角值時(shí)要求被測(cè)樣品的表面均勻度，且無(wú)法測(cè)出多點(diǎn)的接觸角值不同。

3、力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器：

這種方法有時(shí)也被稱(chēng)為Wilhelmy板法測(cè)接觸角，應(yīng)用這種方法的表面清潔度測(cè)試儀器主要是采用表面清潔度測(cè)試儀器測(cè)試系統(tǒng)的表面清潔度測(cè)試儀器。尋常通過(guò)軟件系統(tǒng)的增加，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸角測(cè)試，在實(shí)際儀器購(gòu)買(mǎi)中，尋常為使用表面清潔度測(cè)試儀器(SurfaceTensiometer)中的稱(chēng)重傳感器，同時(shí)借助軟件分析來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量接觸角的目的。

具體原理如下：將一個(gè)固體樣品板浸入測(cè)試液體中，由于液體的表面張力以及固體的表面自由能的作用，稱(chēng)重傳感器會(huì)感測(cè)到一個(gè)向下拉的力F(Wettingforce)具體計(jì)算公式如下:F=γlgcosθP。

其中：P代表板的周長(zhǎng)。假使知道此時(shí)測(cè)得的力是多少，我們就可以看出接觸角θ值。當(dāng)然，以上我們沒(méi)有考慮被測(cè)樣品的浮力。

假使我們提升或降低樣品浸入的深度，就可以測(cè)得后退角/前進(jìn)角的值了。

力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器的優(yōu)點(diǎn)

(1)力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器通過(guò)不斷的升降板，我們可以測(cè)得整個(gè)樣品的平均接觸角值。

(2)力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器可以測(cè)得動(dòng)態(tài)體系的接觸角值，主要考察隨時(shí)間變化而變化。特別對(duì)于接觸角滯后現(xiàn)象能夠有一個(gè)更好的觀測(cè)。

力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器的缺點(diǎn)

(1)力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器首先得保證有足夠的液體量讓樣器浸入；(2)力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器樣品必需切除，且最好知道周長(zhǎng)，高度等幾何參數(shù)。

(3)力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器要求樣品均勻足夠小和輕。若超過(guò)傳感器的量程的話，測(cè)試是不可能完成的。

(4)力測(cè)量法(Tensiometry)表面清潔度測(cè)試儀器受溫度影響較大，無(wú)法測(cè)得高溫條件下的

接觸角值。

4、透過(guò)測(cè)量法表面清潔度測(cè)試儀器：

主要用于測(cè)量粉體接觸角等的表面清潔度測(cè)試儀器。這種表面清潔度測(cè)試儀器的基本原理是：在裝有粉末的管中固體粒子間的間隙相當(dāng)于一束毛細(xì)管。毛細(xì)作用使可潤(rùn)濕固體粉末表面的液體透入粉體柱中。由于毛細(xì)作用取決于液體的表面張力和對(duì)固體的接觸角，故測(cè)定已知表面張力液體在粉末柱中的透過(guò)性可以提供液體對(duì)粉末的接觸角的知識(shí)。在具體應(yīng)用中，我們又把它分為透過(guò)高度法(又稱(chēng)透過(guò)平衡法)表面清潔度測(cè)試儀器和透過(guò)速度法表面清潔度測(cè)試儀器兩種表面清潔度測(cè)試儀器。

接觸角分析技術(shù)概括

我們選用的最常用的表面清潔度測(cè)試儀器尋常為影像分析法表面清潔度測(cè)試儀器。而至于透過(guò)高度和稱(chēng)重法表面清潔度測(cè)試儀器均為專(zhuān)用表面清潔度測(cè)試儀器，其應(yīng)用十明顯顯。如您測(cè)試的是纖維的接觸角值、想用稱(chēng)重法測(cè)接觸角值，那么您選購(gòu)一臺(tái)由表面張力測(cè)試技術(shù)(液體表面張力儀)的表面張力儀即可，如BZY-3型(國(guó)產(chǎn)儀器，關(guān)鍵部分為進(jìn)口最先進(jìn)技術(shù)的傳感器)或K100(德國(guó))或SIGMA700型(芬蘭)。而本文中，我們重點(diǎn)給您談的接觸角分析技術(shù)是影像法中接觸角的分析技術(shù)。而這個(gè)，恰恰是長(zhǎng)久以來(lái)被客戶所忽視的。

我們尋常說(shuō)選購(gòu)一臺(tái)表面清潔度測(cè)試儀器，就以為其一定會(huì)采用什么什么分析技術(shù)，但是由于技術(shù)實(shí)力的因素，事實(shí)上，表面清潔度測(cè)試儀器與表面清潔度測(cè)試儀器之間，也會(huì)因接觸角分析技術(shù)的存在而相當(dāng)很遠(yuǎn)。我們希望您能夠認(rèn)真的研究一下下面我們的陳述?；蛟S對(duì)您選購(gòu)表面清潔度測(cè)試儀器有相當(dāng)幫助。一、概述

200年來(lái)，潤(rùn)濕現(xiàn)象作為科學(xué)研究引起了科研工好多關(guān)注，特別是近年粉體科學(xué)，納米科學(xué)的發(fā)展，為潤(rùn)濕現(xiàn)象的研究提供了更廣泛的學(xué)術(shù)氣氛。1805年，楊(ThomasYoung)提出了楊氏三角方程為我們研究潤(rùn)濕現(xiàn)象，特別是固體材料的表面、界面現(xiàn)象提供了最為有用的科學(xué)工具。

但是，作為潤(rùn)濕現(xiàn)象的一種研究方法，接觸角的研究長(zhǎng)期以來(lái)一直停留