表面清潔度檢測方法檔

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

表面清潔度測試儀器器是一種借用特定測試技術來分析物體表面的清潔程度的儀器.尋常而言,表面清潔度測試儀器器有兩種,一種為稱重法清潔度分析儀,另一種就是借用特定物體的物理化學性質(zhì)進行表面清潔度分析的儀器.這種儀器我們尋常稱為接觸角儀技術表面清潔度測試儀器.而接觸角儀是指專業(yè)用于測量固體表面自由能的專業(yè)測量/測定儀器，通過白金板法、懸滴法、插板法等原理，實現(xiàn)確切固體表面自由能的表現(xiàn)之一接觸角值的測量。同時，利用軟件技術，可能測得動態(tài)接觸角值，如前進角/后退角、傾斜角、滾動角等以及隨時間變化的接觸角測試等。

稱重法表面清潔度測試儀器的優(yōu)缺點：

稱重法表面清潔度測試儀器尋常應用的縝密軸承的會十分多,但尋常是用于測試無機粉塵的污染.而對于有機的污染有時會相對而言比較難。雖然具有操作便利的優(yōu)點,但稱重法表面清潔度測試儀器由于最小稱重與量程的問題而影響到用戶的使用.這是一個兩難境遇.

接觸角分析技術下的表面清潔度儀是如何工作的

我們可以通過測定接觸角值來分析固體的表面自由能(surfaceenergy,γ)。但為確切測定表面自由能，我們必需選擇一個符合要求的固液體系以及一個相對應的數(shù)學模型。但是，有時候我們可能不需要這么繁雜，由于，我們發(fā)現(xiàn)一個最簡單的用二次蒸餾水相對于固體表面的接觸角值就可以相應的描述出我們需要的這個固體的物理化學性質(zhì)。這是由于，大多數(shù)狀況下，由于污染物的存在，我們所測得的表面自由能值也會不一樣。特別是當存在有機污染物時，這個現(xiàn)象就更為明顯。而這些污染物恰恰是我們想方設法將他清潔掉的。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，這個原因很簡單，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，接觸角值確定也會不同。從物理化學學科來講，接觸角值是描述界面自由能性質(zhì)的一個重要指標，大多數(shù)的污染物相對而言，一定會與清潔固體材料有不同的化學性質(zhì)和不同表面自由能。應用層次上，我們的科學家和生產(chǎn)廠通過大多數(shù)的試驗也證明白這個理論。

2、污染物通過何種方法改變接觸角值的?

金屬材料和半導體材料(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、碳氫化合物以及聚合物尋常具有低表面自由能值。所以，

在應用接觸角值分析表面清潔度時，我們假設當清潔材料是金屬和半導體材料時，污染物是油脂、石油、碳氫化合物以及聚合物；同理，當清潔材料是鐵氟龍、聚合物以及低能表面金屬時，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提升表面自由能實現(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上不高，但他的接觸角值恰恰能夠是一個低接觸角值。而不同的是，假使玻璃受有機物污染后，這個接觸角值就會明顯變大。

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

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理論給了我們一個很簡單的理解方式，這個公式中，我們可以十明顯顯的看到有如下關系存在：

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

??

平衡接觸角與三個界面自由能之間有如下關系：γS=γL?cosθ+γSL

尋常狀況下，一個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是這個值。這僅僅是依據(jù)接觸角值選用的一種數(shù)學模型估算出來的值。恰恰是這個數(shù)學模型不符合這樣的樣品測值，所以才會出現(xiàn)這樣的估算結(jié)果。

4、單層污染物分子對接觸角變化值的敏感性如何？

通過表面自由能的理論，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)，我們最多測試到的力為2－3個的分子層力。在物理化學研究領域，恰恰是分析這個分子層表面如吸附，電化學等性質(zhì)。

5、我們需要測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。而由于應用領域為分析表面清潔度，所以，我們必需分析多個點的接觸角值，方可以得出清潔度狀況。我們建議的測試范圍為，測試被測固體材料表面3－10個點的接觸角值，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。

表面清潔度測試儀器采用接觸角測試技術測試時的基本原理：接觸角測試原理

表面清潔度測試儀器由于測試技術不同，我們尋常能夠找到多種方法測試接觸角。而應用這些接觸角測試技術，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試儀器。

1、影像分析法(角測量儀Goniometry)表面清潔度測試儀器：

影像分析法是通過滴出一滴滿足要求體積的液體于固體表面，通過影像分析技術，測量或計算出液體與固體表面的接觸角值的簡易方法。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、鏡頭、圖像采集系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)。最簡單的一個影像分析法可以不含圖像購買系統(tǒng)，而通過鏡頭里的十字形校正線去直接相切于鏡頭里觀測到的接觸角得到。作為動態(tài)接觸角測試系統(tǒng)的應用，如我們測試前進角θA和后退角θR時，我們可以通過控制進樣量來實現(xiàn)，如我們想測前進角θA，我們就可以增加液體量；如我們想測后退角θR時，我們可以減少液體量。當然，我們也可以讓樣品臺傾斜，直接測得傾斜角，而此時，我們必需使用高速相機進行圖像采集。

標準的影像分析系統(tǒng)會采用CCD攝像和圖像采集系統(tǒng)，同時，通過軟件分析接觸角值。

影像分析法表面清潔度測試儀器的優(yōu)點

影像分析法表面清潔度測試儀器可使用環(huán)境遠高于力測量法，我們可以簡單測得各種外形品的接觸角值。而力測量法表面清潔度測試儀器對于材質(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試儀器的優(yōu)點，不過影像分析法表面清潔度測試儀器的缺點也很明顯。

影像分析法表面清潔度測試儀器的缺點

(1)影像分析法表面清潔度測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、水平線的確認較困難，而水平線的高低不同，導致的結(jié)果也會有較大誤差。

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

(2)影像分析法表面清潔度測試儀器在前進后退角測試過程中，樣品進樣過程的

重復性較差。

液滴移轉(zhuǎn)過程中，我們尋常會這次進樣多，這次進樣少，而這樣的量的變化同樣會導致接觸角測量值的變化。相對于力測量法測試動態(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試儀器無法確鑿測試纖維接觸角和粉體接觸角值2、插板法表面清潔度測試儀器：

也稱傾板法表面清潔度測試儀器，其原理是固體板插入液體時，只有板面與液體的夾角恰好為接觸角時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彎曲，這時，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，提高了測量的精度，但突出的缺點是液體用量較多。這在大量狀況下阻礙了它的應用，且，他只能測試接觸角小于90°的樣品。這就是這種原理的表面清潔度測試儀器。

SL系列表面清潔度測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試儀器測試接觸角值時要求被測樣品的表面均勻度，且無法測出多點的接觸角值不同。

3、力測量法(Tensiometry)表面清潔度測試儀器：

這種方法有時也被稱為Wilhelmy板法測接觸角，應用這種方法的表面清潔度測試儀器主要是采用表面清潔度測試儀器測試系統(tǒng)的表面清潔度測試儀器。尋常通過軟件系統(tǒng)的增加，實現(xiàn)對接觸角測試，在實際儀器購買中，尋常為使用表面清潔度測試儀器(SurfaceTensiometer)中的稱重傳感器，同時借助軟件分析來實現(xiàn)測量接觸角的目的。

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

其中：P代表板的周長。假使知道此時測得的力是多少，我們就可以看出接觸角θ值。當然，以上我們沒有考慮被測樣品的浮力。

假使我們提升或降低樣品浸入的深度，就可以測得后退角/前進角的值了。

力測量法(Tensiometry)表面清潔度測試儀器的優(yōu)點

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

(2)力測量法(Tensiometry)表面清潔度測試儀器可以測得動態(tài)體系的接觸角值，主要考察隨時間變化而變化。特別對于接觸角滯后現(xiàn)象能夠有一個更好的觀測。

力測量法(Tensiometry)表面清潔度測試儀器的缺點

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

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

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

接觸角值。

4、透過測量法表面清潔度測試儀器：

主要用于測量粉體接觸角等的表面清潔度測試儀器。這種表面清潔度測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于一束毛細管。毛細作用使可潤濕固體粉末表面的液體透入粉體柱中。由于毛細作用取決于液體的表面張力和對固體的接觸角，故測定已知表面張力液體在粉末柱中的透過性可以提供液體對粉末的接觸角的知識。在具體應用中，我們又把它分為透過高度法(又稱透過平衡法)表面清潔度測試儀器和透過速度法表面清潔度測試儀器兩種表面清潔度測試儀器。

接觸角分析技術概括

我們選用的最常用的表面清潔度測試儀器尋常為影像分析法表面清潔度測試儀器。而至于透過高度和稱重法表面清潔度測試儀器均為專用表面清潔度測試儀器，其應用十明顯顯。如您測試的是纖維的接觸角值、想用稱重法測接觸角值，那么您選購一臺由表面張力測試技術(液體表面張力儀)的表面張力儀即可，如BZY-3型(國產(chǎn)儀器，關鍵部分為進口最先進技術的傳感器)或K100(德國)或SIGMA700型(芬蘭)。而本文中，我們重點給您談的接觸角分析技術是影像法中接觸角的分析技術。而這個，恰恰是長久以來被客戶所忽視的。

我們尋常說選購一臺表面清潔度測試儀器，就以為其一定會采用什么什么分析技術，但是由于技術實力的因素，事實上，表面清潔度測試儀器與表面清潔度測試儀器之間，也會因接觸角分析技術的存在而相當很遠。我們希望您能夠認真的研究一下下面我們的陳述?；蛟S對您選購表面清潔度測試儀器有相當幫助。一、概述

200年來，潤濕現(xiàn)象作為科學研究引起了科研工好多關注，特別是近年粉體科學，納米科學的發(fā)展，為潤濕現(xiàn)象的研究提供了更廣泛的學術氣氛。1805年，楊(ThomasYoung)提出了楊氏三角方程為我們研究潤濕現(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工具。

但是，作為潤濕現(xiàn)象的一種研究方法，接觸角的研究長期以來一直停留