接觸角測量儀OCA操作手冊范本

OperatinAGA操作手冊

DataPhysicsOCA

Version1.4,English

Firmware-versionfrom1.11.

Software-versionfrom1.2

Release:November1999

AllRights,alsooftranslationreserved.

Nopartofthisdocuincnlmaybereproducedinanykmi(print,photocopy,microfilmoranyotherprocess)orbeproceed,multiplied

ordistributedbyanyelectronicmeanswithoutthepriorwrittenapprovalofDataPhysics.Thisdoesnotaffecttheexceptionsexpressly

statedinE53,54UrhG

DataPhysicsInstrumentsGmbHdocsnotacceptanykindofliabilityfortechnicalorprintingmistakesordefectivenessinthis

o|)eratingmanual.

Wercscn-ctherighttomakechangestothecontentofthisoperatingmanualwithoutpriorannouncement.

Theuseofnames,tradenames,metvhandisedescriptionsandsuchinthisoperatingmanualdoesnotjustifj-theassumptionthatsuch

namesmaysimplybeusedbyanyone;oftenweareconcernedwithlegallyprotectedregisteredtrademark、eveniftheyarcnotmarkcxl

assuch.

Text,graphicsandlayoutGerhard煨aier

PrintedinGermany

蜀Copyright2022byDataPliysicsInstrumentsGmbH,Filderstadt

?麻"isaregisteredtrademarkofDataPhysicsInstrumentsGmbH,Filderstadt

@IBMandIBM-PCareregisteredtrademarksofInternationalBusinessMachineCorporation

?MicrosoftandWindowsareregiueredtrademarksofMicrosoftCorporation

Datal,hysicsInstalmentGmbH

RaifTeisenstra34

D-70794Fildttsiadi

phone++49(0)711-770556-0

fax++49(0)711-770556-99

emailinfb@dataphysics.de目

1.前言

1.1遵守條約

1.2平安警告

1.3詳細(xì)平安提示

2.概要描述

2.1關(guān)于本手冊

2.2應(yīng)用

2.3OCA系列的裝置

2.4測試方法和結(jié)果

3.安裝及設(shè)置

3.1概述

3.2檢查清單和發(fā)貨單

3.3OCA的安裝

3.3.1水平調(diào)節(jié)

3.3.2計(jì)量針、廿冬:單元的安裝

3.3.3標(biāo)準(zhǔn)樣品臺的安裝

3.3.4注射單元的安裝

3.3.5目鏡測角儀的安裝(OCA5/IO)

3.3.6電路連接

3.4計(jì)算機(jī)的設(shè)置

3.5軟件的安裝

4.操作說明

4.1操作概述

4.2OCA的使用

4.2.1樣品臺的固定

4.2.2計(jì)量針的安裝

4.2.3燈的調(diào)整

4.2.4圖像鏡頭的調(diào)整

5.測量

5.1測試程序和方法

5.2測量手冊(OCA5/10)

5.2.1Tan方法

5.2.2SCA10,外表口由能的il算

5.3軟件的使用

5.3.1參數(shù)的選取

5.3.2取線框的設(shè)置

5.3.3動(dòng)態(tài)跟蹤功能

5.3.4電影播放功能

5.3.5坐滴法

5.3.6懸滴法

5.3.7薄片法

538液體的分配

5.3.9計(jì)算結(jié)果窗口

5.3.10外表自由能的計(jì)算

5.3.11液體根底數(shù)據(jù)庫

6.維護(hù)

6.1概述

6.2儀器的清洗

63更換鹵燈光源

7.技術(shù)數(shù)據(jù)

8.保訐協(xié)議

9.附件局部

9.1所需的主要電線

9.2其余局部

9.3高速系統(tǒng)OCAH200的設(shè)置

9.4可選附件局部

9.4.1SD-D

9.4.2TFC100

9.4.3TEC350

9.4.4TPC150

9.4.5玻璃樣品池

9.4.6TBA60M

9.4.7TBA60E

9.4.8WT2OOM/3OOM

9.4.9WT2OOE/3OOE

9.5聲明

序言

本操作手冊適用于OCA系列所有型號的光學(xué)接觸角測量儀。在不同的章節(jié)中，將針對不

同型號詳細(xì)加以描述。

1概述

1.1操作手冊說明

本手冊描述了Dataphysics公司OCA系列接觸角測量儀的操作和使用方法。在進(jìn)展安裝和

測試前，務(wù)必認(rèn)真閱讀，如果有任何疑問，請及時(shí)有我們聯(lián)系。

1.2應(yīng)用

光學(xué)接觸角測量儀主要用來進(jìn)展研究、開發(fā)或產(chǎn)品的質(zhì)量控制，對物質(zhì)的接觸角、界面張

力、外表能等進(jìn)展測試和分析，主要用于以下領(lǐng)域：

?涂料、金屬外表涂層、塑料、造紙

?高性能合成材料的開發(fā)

?半導(dǎo)體材料、硅晶片、玻璃等外表干凈度確實(shí)定

?化裝品和制藥行業(yè)，例如乳霜或粉末外表性能的研究

?紡織材料

?用外表活性物質(zhì)進(jìn)展外表處理

?吸水性物質(zhì)的吸附行為

1.3OCA系列產(chǎn)品裝置

無論您要測試的樣品為外表活性劑溶液、膠體溶液、熔融的金屬或聚合物，OCA都可以

通過不同的方法為您計(jì)算出樣品的外表或界面張力。我們所提供的最先進(jìn)的光學(xué)部件、最

精細(xì)的構(gòu)造和高分辨率的視頻系統(tǒng)。

2.4測試方法和結(jié)果Fig.1:Sessiledropmethod

Fig.2:Pendantdropmethod

OCA不僅能測試接觸角，也可以測量液體的外表張力和界面張力叫.3：OpticalWilhchny-platc

以及固體物質(zhì)的外表自由能。在Windows9x/NT環(huán)境下開發(fā)的軟androd-/lhread-meihod

件，除了標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)方法例如Owens-Wendt,Wu,Schultz,Zisman

以外，還添加了一些新原理測試方法(Acid-Base,ExtendedFowkes,

EquationofStale)。

OCA所使用的最重要的測試原理如下：

?坐滴法

?斜板法

?懸滴法

?威廉片法

所得到的測試結(jié)果為：

?靜態(tài)接觸角

?動(dòng)態(tài)接觸角

?外表和界面張力

?外表自由能

?外表自由能中色散力和極性力的分布

3.安裝及調(diào)試

3.1概述

按要求翻開所有包裝，防止內(nèi)部儀器部件的任何攻傷。這些

包裝為OCA提供最正確保護(hù)，注意保存。為儀器留出足夠的空間，包括主機(jī)及其他附屬

設(shè)備(包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等)。

首先連接主機(jī)電源線，并連接在有地線的電源插座內(nèi)，該插座應(yīng)具有熔融保護(hù)保險(xiǎn)。

另配置插線板連接儀器所需的其他設(shè)備。在安放儀器的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，要保證適宜的溫度、濕

度以及光線強(qiáng)度。并防止該實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度等條件波動(dòng)太大。

另外需要保證OCA光學(xué)接觸角測量儀不要暴露于下述環(huán)境中

?灰塵較重

?太陽直射或強(qiáng)光照射

?除Dataphysics控溫單元以外有其他熱輻射

?書嚴(yán)重電磁場1例如揚(yáng)聲器、馬達(dá)等J

?液體或有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)

儀器在安裝調(diào)試前必須預(yù)熱。

3.2檢查發(fā)貨清單

在翻開包裝之前，請檢查儀器外包裝是否完好，然后清點(diǎn)儀器附件。

OCA主機(jī)包括：

?線性樣品臺根本模塊，高性能六倍聚焦透鏡及CCD攝相系統(tǒng).

?安裝計(jì)量單元和針頭的計(jì)量架

?用來連接計(jì)算機(jī)的高性能數(shù)字板

?主機(jī)電源線

?計(jì)算機(jī)電源線

?安裝工具

?調(diào)平水泡

?操作手冊

?計(jì)量單元（單一或多個(gè)計(jì)量單元一一由用戶自己選定）

?1一4個(gè)電動(dòng)或手動(dòng)注射單元

可選附件包括：

?SCA10軟件（測量外表自由能）

?SCA20軟件（控制儀器、控制接觸角的測盤過程〕

?SCA2I軟件（外表自由能）

?SCA22軟件（外表及界面張力）

?SCA23軟件（吊片法）

?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

?斜板附件（手動(dòng)或電動(dòng)）

?臺（手動(dòng)或電動(dòng)）

?溫度控制單元

要運(yùn)行SCA20-23等軟件，您的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須能沒有障礙地運(yùn)行Windows9x/NT系統(tǒng)。

r.xwd

3.3OCA的安裝

3.3.1測試裝置的水平調(diào)試

3.3.2安裝計(jì)量單元

用支架支撐著單一或多個(gè)計(jì)量單元，該構(gòu)造在發(fā)貨時(shí)為拆卸別

離狀態(tài)。在安裝計(jì)量單元的支架時(shí)，首先擰開兩側(cè)的兩個(gè)六角螺母

13號扳手），放在指定的位置，調(diào)節(jié)支架的位置使錢鏈與底座凹

槽吻合。只有當(dāng)您使用Wafer臺時(shí)，將錢鏈調(diào)至特別指定的位置。

可以通過E處旋扭松開計(jì)量單元并調(diào)節(jié)，在使用大樣品或保護(hù)已經(jīng)

安裝的針時(shí)會(huì)非常有用。

單計(jì)量單元的安裝：在計(jì)量單元的座上部擰開A處的螺絲，將單Fig.4:Installationandpositionofthedosingbayand

multipledosingunit

一計(jì)量單元的軸推入其中，放入墊圈并擰緊螺釘加以同定。

多計(jì)曷單元的安裝：在注射底座的上部擰開A處的螺絲，將多計(jì)量單

元的軸推入其中，放入墊圈和轉(zhuǎn)輪，擰緊螺母加以固定該裝置（使用

雙頭換狀扳手14x15）。放上轉(zhuǎn)輪的蓋子，慢慢擰緊頂部的螺母A,螺母

D在廠家已經(jīng)固定，不必做任何調(diào)整。

安裝直接計(jì)量單元：將計(jì)量單元安裝在計(jì)量支架上，放.匕墊圈并擰緊

Fig.5:Installationthedirectdosingunitwitha

固定。manualsyringe

333安裝水平樣品臺

Fig.6:Standardsamplestage

將樣品盤放置于水平樣品盤托上，低部的兩個(gè)角與樣品臺上的凹槽吻

合嚴(yán)密。這兩個(gè)凹槽還適用于安裝其他可選的樣品臺，例如

?斜板附件TBA60M和TBA60E

?Wafer臺WT200M、WT200E、WT300M、WT300E。

?液體溫度控制室TFC100

?溫度控制單元TFC150

?電子溫度控制室TEC350

3.3.4注射單元的安裝Fig.7:Dosingbaywithmanualsyringeunits

將手動(dòng)注射單元放置于計(jì)量單元的支架上

?完全擰開微量螺母

?找到您希望安裝注射單元的位置

?注射單元的支架局部應(yīng)向上開

用兩個(gè)六角螺釘固定在計(jì)量架上

手動(dòng)注射單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為IOOORMI。?300mm長注射管。

電動(dòng)注射單元：在OCA的兩側(cè)可以安裝兩個(gè)注射單元。SCA20Fig-8：Elec^nicsyringeuricf^m/rearview

軟件依照OCA上注射器的位置編號控制4個(gè)注射單元。

?確定注射單元編號1-4的位置

?用兩個(gè)螺釘固定注射單元［上面的在OCA上，下面的在注射單元上）

電動(dòng)注射單元準(zhǔn)確的/并要求氣壓500-1000?,300mm長注射器（1,4位置），400nlm注

射器在2,3位置。

OCA15只能使用單一直接計(jì)量系統(tǒng)（SD-D）o在OCA15Plus系統(tǒng),可以使用插座1而不

用SD-Do

3.3.5目鏡測角儀的安裝

擰開鏡頭上部的螺絲A,將OCA5、OCAK）的目鏡測角儀插入后.

擰緊螺絲固定。

3.3.6連電

OCA系列儀器使用外部電源供電，將插座電線連接在儀器的DC-IN

12V接口上。（注意電源的接地保護(hù)）

將取線板的視頻線與OCA的視頻輸出端VideoOUT連接。如果計(jì)

算機(jī)還沒有安裝取線板，請參閱取線板的安裝。

可選附件Pl100將插頭連入T1或T2o

標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)注射單元不需額外的連線，直接插在OCA上“當(dāng)電動(dòng)注射

Fig.10:Connectorsonstandardframe

單元在直接計(jì)量單元上時(shí)，需要與光源室底部的5、6插孔連接。

grabberboard

3.4計(jì)算機(jī)的設(shè)置

關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及Windows9x或NT4.0的安裝，可以參照隨機(jī)附上的資料。

Fig.11:IdentifyingFCI-slots3.4.1取線板的安裝

安裝取線板的驅(qū)動(dòng)程序在光盤中。

OCA視頻系統(tǒng)必須與取線板連接，SCA20軟件能支持兩個(gè)取線板，一個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)板，一個(gè)

為高速取線板。

要安裝高速板，主機(jī)需要32位PCI插槽。標(biāo)準(zhǔn)板只需16位插槽即可.

3.5軟件安裝

在光盤中詳細(xì)描述了SCA軟件以及其它必要驅(qū)動(dòng)程序的安裝。要安裝SCA,必須已經(jīng)安

裝了Windows9x或NT系統(tǒng)。

4操作指南

在以下的介紹中，您將學(xué)會(huì)如何準(zhǔn)備和進(jìn)展一次標(biāo)準(zhǔn)的測試。測試結(jié)果與測試方法的選取

和測試條件有關(guān)。在外表化學(xué)的研究中，樣品的干凈度和液體的處理對結(jié)果有很大的影響。

4.1常規(guī)操作

在開場測試接觸角前，請先確認(rèn)以下幾點(diǎn):

?進(jìn)展一系列測試的目的是什么

?樣品要如何制備

?在測試過程+需要那些種測試液Fig.12:Threewaterdropsonthesame,but

differentprepared,solidsurface

?測量裝置如何設(shè)置

樣品的準(zhǔn)備固體的外表或液體樣品對干實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性非常關(guān)鍵,因此除非需要

測試不同樣品之間的差異外，都必須確保使用一樣的方式對樣品進(jìn)展處理。

對于固體樣品，如果實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作為參照平行實(shí)驗(yàn)，那么需要用完全一樣的方式準(zhǔn)備樣品。

測試液的準(zhǔn)備在依據(jù)WORK原理測試固體的外表自由能時(shí)，需要選擇適宜的測試液

體。必須保證所用的測試液體不會(huì)與固體樣品發(fā)生反響、蝕刻或吸收。在注射器中參加液

體時(shí)，必須保證液體的清潔性，在使用外表活性物質(zhì)時(shí)要尤其注意，任何微小的污染都可

能降低液體的外表張力，尤其是水的外表張力“

法沙任何微小的外表活性物質(zhì)對固體外表的污染，都會(huì)降低液體的外表張力。

測試裝置的設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)置與安裝對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性有重要影響。請

關(guān)注以下提示：

?使用正確的樣品臺試配器（斜板、wafei■臺、溫度控制單元）

?光源的亮度

?注射器的選取

?測試液的粘性與所使用的計(jì)量管和注射針的內(nèi)徑是否匹配

?注射針的外徑與所選擇的測試方法是否匹配

?注射針與樣品的位置是否在視野范圍內(nèi)

?依據(jù)工作距離和放大率調(diào)整焦距

4.2OCA的使用方法

4.2.1樣品臺的位置

三個(gè)手輪可以在X、Y、Z方向調(diào)整樣品臺的位置。

singleandmultipledosingunit

4.2.2注射針的位置

一共有三種計(jì)量單元：單一計(jì)量單元，直接計(jì)量單元和多計(jì)量單元。支架可以通過兩個(gè)精

細(xì)調(diào)節(jié)旋扭在光軸的水平和垂直方向進(jìn)展調(diào)整，針架在X軸方向不能移動(dòng)。

針架在垂直方向可以做快速調(diào)整（直接計(jì)量單元沒有快速調(diào)節(jié)旋扭）。它可?以和溫度控制

單元聯(lián)合使用以調(diào)整測量的準(zhǔn)確位置，在適宜的測試溫度時(shí)快速進(jìn)展測試。

4.2.3光源的調(diào)整

通過光源后部的旋扭可以調(diào)節(jié)光源的強(qiáng)弱。

為得到非常清晰的液滴圖象，需要調(diào)整圖象在屏幕上的滿屏比例。如果沒有辨識到液滴的

外型，軟件不能檢測到接觸角。所以“三相點(diǎn)”的亮度識別對儀器測試結(jié)果的影響非常重

要。

424CCD鏡頭的調(diào)整F?I"：Controlsof（hezoomlens

控制攝像頭的調(diào)整有三個(gè)旋扭：水平-傾斜轉(zhuǎn)輪、焦距扭、

精調(diào)旋扭。

5測量

在測量前，需要做如下的準(zhǔn)備工作：

?將樣品置于樣品臺上（只適用于座滴法）

?準(zhǔn)備并安裝好所有的注射器、計(jì)量管及需要的測試液

?樣品臺和注射針的位置

?光源的調(diào)整

?啟動(dòng)圖象辨識系統(tǒng)

5.1獨(dú)立測試方法

本章中描述的所有程序與測試方法之間完全獨(dú)立。與程序關(guān)聯(lián)的測試方法將在其它章節(jié)中

特別加以說明。

口瞿“防止有氣泡混入計(jì)量單元中

Fig.15:ControlsofES

使用電動(dòng)計(jì)量單元的程序如下:

?A鍵，下移注射器活塞的位置

?C鍵，將注射器小心推入固定器中

?B鍵，上移活塞位置，直到針頭處出現(xiàn)液滴為止

?D鍵，用固定器固定注射器的活塞

STOP不要將固定器的螺釘旋入過緊，否那么會(huì)擠碎注射器

STOP注意針尖不能觸及固體樣品

5.2手動(dòng)測量(OCA5/10)

5.2.1切線法

5.2.2SCA10,外表自由能的計(jì)算

在SCA10軟件中可以進(jìn)展固體外表自由能的計(jì)算。選擇表格中提供的測試方法或相應(yīng)的

圖標(biāo).所給定的應(yīng)用范圍和范例只作為一般規(guī)那么“

計(jì)算方法所提供的信息所需液體數(shù)應(yīng)用

Zisman臨界外表張力2非極性固體PE、PTFE、石蠟

Fowkes外表能的色散局部1非極性系統(tǒng)PE、PTFE、石蠟

OWRK(Owens-Wend外表自由能的色敢聚合物、鋁、涂

2一般

t-RabclandKaelblc)局部和極性局部層、清漆

外表自由能的色散

外表特性的特殊

ExtendedFowkes局部、極性局部以及3聚合物、乳液

問題

氫鍵力的分布

外表自由能的色散2(至少一種有機(jī)溶液、聚合

Wu(HannonicMean)低能系統(tǒng)

力和極性力的分布極性液體)物、有機(jī)染料

外表特性的特殊

酸堿理論色散力，酸度3生物系統(tǒng)

問題

聚合物、鋁、涂

狀態(tài)平衡理論外表自由能1一般

層、清漆

Schultz1(PolarDrop外表自由能中色散

2高能系統(tǒng)金屬、玻璃

Phase)力和極性力的分布

Schultz2(PolarBulk外表自由能中色散聚合物、鋁、涂

2高能系統(tǒng)

Phase)力和極性力的分布層、清漆

使用瀏覽點(diǎn)擊可以選擇液體數(shù)據(jù)資料

在選擇框中選擇測量接觸角的液體，如果找不到適合的液體，也可以選擇外表張力參數(shù)的

種類。

測試液體種類的選取主要依賴所選擇的測試方法。只有當(dāng)所有分析方法的參數(shù)都時(shí)

才可以確定液體，也只有當(dāng)這些液體能在結(jié)果窗口中隨同所有的參數(shù)一起轉(zhuǎn)換。

5.3用軟件進(jìn)展測量Fig.16:TabbeddialogPreferences

本章將詳細(xì)描述如何使用SCA2X軟件進(jìn)展光學(xué)視頻接觸角的測量。

5.3.1軟件的選擇

在開場測試前首先在選擇框所提供的測試方法中選取一種。

在對話框中的裝置控制一欄，一定要選擇與OCA連接的系列端口。在選擇的端口有效之

前，要關(guān)閉SCA20并重新啟動(dòng)。也可以選擇OCA的溫度讀數(shù)窗口。默認(rèn)設(shè)置為C0M1

和T1。

圖象窗口的設(shè)置：在對話窗口中，選擇液滴圖象的計(jì)算線。

0選取的液滴輪廓線顯示用紅色

□濾過的液滴外型線顯示用綠色

□結(jié)果的計(jì)算值（例如接觸角）在蘭色背景上用黃色表示

0座滴法三相點(diǎn)處的切線用紅線表示

在圖象尺寸選擇之后通常選擇自動(dòng)尺寸窗口。

對話框中液滴類型的選擇設(shè)置：在對話框中設(shè)置測量液滴種類SetMesunngDropType|

PendantDrops(FD)

時(shí)，可以選擇七種液滴類型中的任何一種。該步可以在計(jì)算之0TopDownQCBottomUp

前進(jìn)展（右擊鼠標(biāo)然后點(diǎn)擊Droptype鍵），但如果您使用動(dòng)態(tài)Oi「RgKtoLetlOcLentoRight

SessileDrops(SD)ondLomelo(IM)

跟蹤功能，就必須預(yù)先設(shè)置液滴類型。默認(rèn)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)SD法

一NormalSD人CNeedteinSD

［座滴法）。rCopw?BubbleCLameto(RS)

在選擇計(jì)算方法時(shí)可以選默認(rèn)計(jì)算步驟。-CaculationOpiKins|Loploce-Your>3FiWngParameters|

I

ea*cvilaA?ontwpt

□在計(jì)算之前，首先進(jìn)展校準(zhǔn)（適用于懸滴法）。校淮圖象的FCoJibroiebeforePertormingCoJculotion(forFOsonly)

PDeledsubsvaielineauiomaticaJ?y(torSDsonly)

步驟也可以自動(dòng)進(jìn)展。如果沒有找到結(jié)果窗口，默認(rèn)參考PExtractProfileifnotyeidon?

PAddResulttotheactiveResultWindow

數(shù)值將被自動(dòng)設(shè)定c

0自動(dòng)檢測基線（只適用于座滴法）：只有當(dāng)軟件不能自動(dòng)檢

測處基線時(shí)，該方法將無效。此時(shí)工具欄內(nèi)的圖標(biāo)按鍵將

有優(yōu)先權(quán)。Fig.18:TabbeddialogCalculationOptions

0沒有選取輪廓線

□添加計(jì)算結(jié)果于當(dāng)前結(jié)果顯示窗口，復(fù)制計(jì)算結(jié)果（例如接觸角、外表及界面張力、

液滴體積等）

選擇默認(rèn)計(jì)算方法：由于懸滴法一般使用Laplace-Young方程，所以默認(rèn)計(jì)算方法只適用

于坐滴法。座滴法也可以選擇Circle-,Ellipse-,Laplacc-Young或TangentLeaning等方法。

Laplace-Young法：在對話框中，您可以選擇一些特別為參數(shù)。

0光滑輪廓線在軟件進(jìn)展計(jì)算之前，該功能可以芻動(dòng)修正Fig.19:Extractedandsmojthedprofile

不規(guī)那么的外型輪廓線。

□斜度校正由于安裝的攝象機(jī)位置可能存在偏差，該功能可以調(diào)整斜度，但如果由

于針頭的彎曲，那么該功能沒有效果。

0平衡輪廓線可以做出對稱的外型線，忽略液滴兩側(cè)的差異。

0AR-優(yōu)化該功能可以調(diào)整圖象外型比例，但由于開啟該功能后,每個(gè)畫面將需耍

幾秒針時(shí)間，所以不是必須的情況下一般不要選取。

0快速-優(yōu)化如果沒有檢測計(jì)算程序，也沒有確定使用的液滴外型，那么需選取該功

能。

Fig.20:TabbeddialogImageProcessirgSetting圖象設(shè)置在選取圖象邊緣的對話框中選擇開場，定

義相鄰相素的比照度，確保能夠檢測出圖象的邊緣。

（白色-255,黑色-0）

電影控制一攝相參數(shù)在對話框中設(shè)置攝像儀格

Fig.21:TabbeddialogMovieControl-CameraParameters

式，OCA15和OCA20型號的儀器要選擇

CCIR-Standard,垂直掃描頻率可自動(dòng)設(shè)定。

電影控制一記錄在對話框中可以選擇攝影參數(shù)。

Fig.22:TabbeddialogMovieControl—Recording

?定義每秒記錄影象數(shù)

?記耒時(shí)間范圍：可以選擇停頓，也可以預(yù)先設(shè)定停頓時(shí)間［秒數(shù)或圖片數(shù)）

?當(dāng)前允許的保存空間：顯示可用空間大?。≧AM）

?限制最大成像速度

?是否選擇在記錄過程中壓縮圖象：該功能需要您的計(jì)算機(jī)速度很快，在拍攝過程中保

存壓縮圖象，使您得到總的圖象數(shù)量更多。

電影控制一觸發(fā)控制在對話框中設(shè)置如何啟動(dòng)攝相功能。

電影控制一播放設(shè)置播放參數(shù)。

0選擇循環(huán)播放后可以得到連續(xù)的圖象。

也可以預(yù)設(shè)使用默認(rèn)計(jì)算方法，在播放過程中自動(dòng)進(jìn)展計(jì)算。播放

過程中計(jì)算的開場和完畢通過畫鍵控制。

電影控制一Trigger可以設(shè)定開場記錄時(shí)如何引發(fā)。

結(jié)果窗口一?般選項(xiàng)通?？?以選取普通結(jié)果，并選擇圖象保存多長時(shí)間就自動(dòng)保存。

PAutobackupevery:|5minutes

在結(jié)果窗口也可以定義液滴時(shí)間的時(shí)間格式。

結(jié)果窗口一顯示條目選擇最終在結(jié)果設(shè)置窗口中需要顯示的條目。

結(jié)果窗口一輸出條目選擇最終從結(jié)果窗口中輸出的條目。數(shù)據(jù)將被以ASCH格式保存。

計(jì)量單元一定義注射器主要用來控制注射裝置。

Fig.23:TabbeddialogMovieControl—Recording

在對詁框中已存Dat叩hysics標(biāo)準(zhǔn)配置中的各種注射單

元，您也可以根據(jù)自己的實(shí)際情況設(shè)置注射單元的數(shù)據(jù)。

如需要增加注射單元，您必須定義：

?名稱

?種類

?體積

?注射器長度

Fig.24:TabbeddialogFrameGrabber-Setupwithstandardframegnibt

?內(nèi)部面積

?內(nèi)徑

-開場和完畢的點(diǎn)

5.3.2取線框的設(shè)置

對于標(biāo)準(zhǔn)取線框和高速取線框本對話框用來設(shè)置比照和

Fig.25:TabbeddialogFrameGrabber-Setupwithhich-speedframecn

亮度。適宜的設(shè)置數(shù)值依賴于環(huán)境亮度、反射、樣品的外型

和尺寸等因素，您可以自己設(shè)定，軟件自動(dòng)設(shè)定的默認(rèn)值為：

?比照度=128

?亮度=200

5.3.3設(shè)置重力加速度引起的外型變化比例

為計(jì)算出正確的接觸角值、外表及界面張力，必須考慮其它因素引起的外型變化（輸入緯

度和海拔高度）。在對話框中點(diǎn)擊c—Info,設(shè)置所需參數(shù)。

重力加速度g輸入數(shù)值或點(diǎn)擊Look叩鍵，通過輸入的緯度值進(jìn)展計(jì)算。

5.3.4動(dòng)態(tài)記錄功能

Fig.26:TabbeddialogDynamicTrackingSetting

亡」有了此項(xiàng)功能，可以自動(dòng)測量預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間段的接

觸角。

進(jìn)展計(jì)算點(diǎn)擊計(jì)算按鍵開/關(guān)（計(jì)算類型己經(jīng)預(yù)設(shè)）

結(jié)果收集收集所有結(jié)果窗I」中的計(jì)算數(shù)值

重新設(shè)置液滴

Fig.27:TabbeddialogAdvancedTiming

時(shí)間選擇每秒鐘最多圖片數(shù)量取決于使用的取線框和

計(jì)算機(jī)的速度

使用恒定時(shí)間設(shè)置定義每秒鐘或每分鐘固定的圖片數(shù)

您可以通過開場或停頓鍵（L」）啟動(dòng)或終止動(dòng)態(tài)記錄功能

5.3.5電影功能

保存圖片的速度比圖片分析速度快很多，電影功能可以使您觀察Fig-I-nsformovieft.nc.ion

圖象的連續(xù)變化。由計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)定記錄圖象的最長時(shí)間（假設(shè)計(jì)算機(jī)配置64兆內(nèi)存，

至少可以記錄10秒鐘的圖象）

電影功能的另一個(gè)重要應(yīng)用是在基線檢測不到時(shí)的動(dòng)態(tài)測量（比方傾斜的基線），可以記

錄整個(gè)的測量過程，并選取感性趣的圖片單獨(dú)進(jìn)展分析。如果這些測量延續(xù)的時(shí)間過長，

也可以預(yù)先另外的模式進(jìn)展保存。

使用SCA20的電影播放功能，應(yīng)遵從以下程序：

?點(diǎn)擊攝相功能同

?在程序?qū)υ捒蝽敹说淖髠?cè)，可以看到一列近似錄象機(jī)或錄音機(jī)的按扭

?要開場記錄圖象，點(diǎn)擊紅色的R鍵R

?到達(dá)預(yù)定的停頓時(shí)間，記錄可以自動(dòng)停頓

?停頓影象序列的記錄拍攝，點(diǎn)擊［■

?播放記錄圖片，點(diǎn)擊綠色的三角鍵＞

?倒退播放前面的圖象＜

?終止播放■

?瀏覽單一圖片，點(diǎn)擊前進(jìn)國或倒退一

?翻開結(jié)果收集窗口，選擇默認(rèn)計(jì)算結(jié)果模式，即可演示自動(dòng)評價(jià)整個(gè)測量過程。

?在播放過程中要開場或終止，點(diǎn)擊鍵，

?在進(jìn)展默認(rèn)模式計(jì)算前，必須確認(rèn)默認(rèn)格式的正確選?。òㄒ旱晤愋停?jì)算方法等）

?暫停II

?實(shí)際圖片時(shí)間歸零

?改變默認(rèn)值，點(diǎn)擊M鍵

5.3.6坐滴法

在本章中主要描述平衡狀態(tài)下和動(dòng)態(tài)接觸角的測量

坐滴法是一種測量接觸角的根本方法，坐滴被另一側(cè)的光源照射后被攝像、觀察。SCA20

軟件可以定義4種不同的測量方法。

?環(huán)法［速度快但相比擬而言精度稍差）

?三相點(diǎn)做切線，Tan值

?橢圓法〔快速通用法）

?Young-Laplace法（速度慢但最準(zhǔn)確）

如果您有足夠的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，請選用最準(zhǔn)確的Young一Laplace

法。

在做好5.1章中詳細(xì)描述的所有準(zhǔn)備工作后，首先需要選擇

根底液滴形式。右擊鼠標(biāo)，點(diǎn)擊液滴類型，然后用鼠標(biāo)左犍

確定所選取的液滴方法,

ContextmenuDropForm

放置樣品在將樣品置于樣品臺上之前，先降低樣品臺，

升起針架，如果您需要測試空氣中樣品的接觸角，請將固體

樣品直接放置于樣品臺上，如果您要使用斜板附件，那么必

須固定住樣品（例如使用磁性片）

Fig.30:SystemregisterinResultwindow

圖1隹使用我們推薦的電動(dòng)注射單元時(shí)，注射單元的設(shè)置。

首先選擇與您現(xiàn)在做使用的計(jì)量針相應(yīng)的注射單元，然后調(diào)整注射體積（推薦使用5H

mL)o

Fig.31:Goodimageofasessiledrop調(diào)整液滴圖象第一步，調(diào)節(jié)焦距使注射針的圖象清晰，通過謊.節(jié)注

射針位置的微調(diào)旋扭將針的位置移到視野范圍的中央，再通過內(nèi)部的聚焦微調(diào)旋扭聚焦。

注射一滴液體于固體外表上，調(diào)節(jié)液滴的放大率直到可視范圍中約2/3大小。

如果液滴在樣品外表的反射圖象不夠清晰，不能檢測巴基線，就需要做以卜額外的調(diào)整：

一傾斜鏡頭

一調(diào)節(jié)亮度

重新調(diào)整液滴圖象的焦距

倒如果有效果清晰的圖片，可以通過該功能做臨時(shí)拍攝。但對于該圖片，仍需要做振動(dòng)

或風(fēng)力等因素的修正。

金選取基線在多數(shù)情況下，基線均可以被自動(dòng)檢測。如果沒有調(diào)整鏡頭的斜度、亮

度和焦距，那么需要手動(dòng)選取基線。基線不必完全水"。

臼檢測液滴的外型輪廓通過液滴圖片上的黑白比照，自動(dòng)識別液滴的外型輪廓

囪接觸角的計(jì)算按照預(yù)先設(shè)置計(jì)算接觸角

1"丫1外表能的計(jì)算依據(jù)揚(yáng)氏方程計(jì)算外表能

通過％鍵,上述的二步可以自動(dòng)進(jìn)展.但軟件的設(shè)置應(yīng)該預(yù)先完成.

進(jìn)展靜態(tài)接觸角的重復(fù)測量，請注意以下影響因素：

?測試液體的性質(zhì)?外表的預(yù)處理

?時(shí)間?注射速度

?溫度?液滴大小

?體積?液滴的環(huán)境

?濃度?蒸發(fā)作用

?重力因素?吸附和吸收

?外表的性質(zhì)?外表的局部溶解

1在進(jìn)展測試時(shí)，液滴要盡可能的小,

因?yàn)樾∫旱胃咏硐肭蝮w。

5.3.7懸滴法

本章將詳細(xì)描述懸滴法的測試方法。Fig.32:ContextnvnuDropForm

懸滴法是測量外表及界面張力的常用的方法。要測試界面張力，需要玻璃樣品池。一滴測

試液在針頭處，它的周圍是空氣或其它低濃度的液體介質(zhì)。否那么您必須備有特殊的針頭

［例如SNS052/026）。液滴的外型取決于兩種因素，一種是拉伸作用的重力，另一種為收

縮作用的液體的張力，張力可以使液滴更接近于球體從而減少外表，降低外表能。液體輪

廓的特征描述，能用揚(yáng)氏方程，通過數(shù)學(xué)方法準(zhǔn)確的加以計(jì)算，所以，液滴的外型一旦確

定，它的外表張力就能被計(jì)算出來。

除做好座滴法測試所需要的準(zhǔn)備以外，還需要以下程序：

用SCA20軟件檢測液滴的外型輪廓，液滴越大，效果越好。由于液滴越大，重力的影響

因素就越明顯。液滴在外型上寬度比高度小，所以將攝相頭旋轉(zhuǎn)90度，在屏幕上液滴圖

象將變成水平方向。

通過SCA20/22,可以由液滴的外型輪廓計(jì)算除外表和界面張力，下面就簡要介紹如何使

用SCA20/22軟件。

首先,您必須選擇液滴根本類型。通過鼠標(biāo)右鍵可以點(diǎn)擊出液滴類型窗口，然后用*鍵確

定您選用的類型。

用數(shù)學(xué)方法計(jì)算分析液滴外型，重力因素必須考慮在內(nèi)。液體和周圍介質(zhì)的密度作為計(jì)算

參數(shù)應(yīng)為。在結(jié)果窗口的系統(tǒng)信息中，首先確定這些參數(shù)，如果在液體數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在,

那么會(huì)被自動(dòng)選出。

Fig.33:SystemregisterinResultwindow

另外，液滴的體積也應(yīng)該為數(shù)值。在結(jié)果窗口的信息窗口中，要注射針的型號。

cwl

液體分配如果您使用的是手動(dòng)注射單元，請及可能使用人的液滴。如果您使用的

是我們推薦的電動(dòng)注射單元，那么能在分配窗口中調(diào)整液體的分配。首先選擇與當(dāng)前使用

的注射針對應(yīng)的注射單元。Rg.34:Goodim￡gcofapcndantdrop

調(diào)整液滴圖象首先聚焦在注射針使圖象清晰，通過精調(diào)旋扭將注

射針移到屏幕的中央。通過內(nèi)置調(diào)節(jié)旋扭調(diào)整焦距。注射一滴液體，但注意不要滴下，調(diào)

節(jié)圖象大小，使其占屏幕的2/3面積。

如果您看到適宜的圖象，點(diǎn)擊倒鍵記錄。通過靜止的圖片，進(jìn)展消除振動(dòng)和風(fēng)力因素誤

差的影響。

上J注射針的縮放比例設(shè)置注射針的邊界，在開場計(jì)算外表能時(shí)圖象的縮放將自動(dòng)計(jì)

算。

臼檢測液滴的外型輪廓

|「丫|計(jì)算外表張力

通過名I鍵，以上的三步可以自動(dòng)完成。

5.3.8薄片法Fig.35:Lamellaatdifferentcontactangles0

由Dataphysics公司開發(fā)的薄片法，是一種測量高粘度物質(zhì)外表張力的新方法，尤其適合

對聚合物、熔融的金屬或?qū)毫γ舾械膹椥晕镔|(zhì)進(jìn)展測量。

經(jīng)典的方法通過張力儀對樣品進(jìn)展測試，一般的操作溫度小于100度。懸滴法可以通過溫

度控制單元的選取，同時(shí)采用耐熱的注射針，可以滿足高溫條件下的操作。

吊片法和懸滴法的原理根本?樣，也是基于外表張力和重力之間的平衡。如果將測試片插

入液體中，在其外表將形成一層液膜，如果吊片的周線和重力因素均為，那么可以依據(jù)公

式計(jì)算出外表張力。

軟件SCA20/23可以控制用吊片法測試外表張力，下面將簡要介

紹如何使用SCA20/23操作軟件。

將液體樣品裝入樣品池中，樣品的外表應(yīng)該潤濕容器的外表，并

盡可能的保持水平。降低樣品臺。如果您使用了溫度控制單元,

翻開蓋子，放入樣品池。

圖象的調(diào)整：通過微調(diào)旋扭將將測試片先移到視野的左側(cè)，調(diào)節(jié)

圖象的大小至屏幕的1/3大小、調(diào)節(jié)焦距。Fig.36:Filledsamplevesselwithsphericaltestpiece

5.3.9外表自由能的計(jì)算

Fig.37:Reducedreflectionortherightflatpartofthelamella

固體外表自由能的計(jì)算將在SE計(jì)算窗口中自動(dòng)完成。翻開一

個(gè)新文件一New/OpenWindow,選擇外表自由能的計(jì)算方法。

計(jì)算方法所提供的信息所需液體數(shù)應(yīng)用

Zisman臨界外表張力2非極性固體PE、PTFE、石蠟

Fowkes外表能的色散局部1非極性系統(tǒng)PE、PTFE、石蠟

OWRK(Owens-Wend外表自由能的色散2一般聚合物、鋁、涂

t-RabelandKaelble）局部和極性局部層、清漆

外表自由能的色散

外表特性的特殊

ExtendedFowkes局部、極性局部以及3聚合物、乳液

問題

氫鍵力的分布

外表自由能的色散2（至少一種有機(jī)溶液、聚合

Wu(HarmonicMean)低能系統(tǒng)

力和極性力的分布極性液體）物、有機(jī)染料

外表特性的特殊

酸堿理論色散力，酸度3生物系統(tǒng)

問題

聚合物、鋁、涂

狀態(tài)平衡理論外表自由能1一般

層、清漆

Schultz1(PolarDrop外表自由能中色散

2高能系統(tǒng)金屬、玻璃

Phase)力和極性力的分布

Schultz2(PolarBulk外表自由能中色散聚合物、鋁、涂

2高能系統(tǒng)

Phase)力和極性力的分布層、清漆

Owens-Wendt8Kaelblemethod

Liquid:|EthyleneglycolH2O0%-[Janc2uk]Browse

SFTanditscomponents[mN/m]:

DispPt|26,40t「

SFTflotef)|4770t|

PolarPt|21.30t\e

o

u

e

u

ContociAngleO|j4Ub

s

e

U

S

甲叩|SFT(T砌ISFT(D)|SFT(P)|可.

G

MeneqlytolH2477026402130e

s

&Woter-(Strometol]728026004680664s

0Formamide-[Von580039002.28260。

&]addnew？

O

S

0

DispPt：|29.78tI-

SE(total):piio

PolarPl:|11,42?「

Calajlaie

ForHdp.F1

Fig.5.2:ExampleofSE-Calculationwindow

通過瀏覽按鍵，可以選擇液體根底數(shù)據(jù)。

選擇所要測試的液體、接觸角、或參數(shù)類型，要求用戶輸入測得的接觸角數(shù)值，或從結(jié)果

窗口處轉(zhuǎn)移過來（通過鼠標(biāo)右鍵移動(dòng)）

尸液體的選擇取決于您選取的分析方法。只有當(dāng)所有必要的參數(shù)都設(shè)置完成之后，

液體才能被確定。這些液體液可以與所有必須的參數(shù)一起，從結(jié)果窗口轉(zhuǎn)移過來。

通過+鍵，您可以將液體的外表張力、接觸角等數(shù)值增加到液體表格中。如果您在上表中

已經(jīng)添加了足夠的參數(shù)，就可以直接點(diǎn)擊計(jì)算鍵，進(jìn)展外表自由能的計(jì)算。在外表自由能

計(jì)算完成后，您就可以得到一張相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。

5.3.10液體根本參數(shù)

液體數(shù)據(jù)庫是一個(gè)非常有用的丁具，它能幫您獲得許多測試固體外表自由能時(shí)所使用液體

的各種必要參數(shù)。

點(diǎn)擊文件一新建窗口，翻開液體根底數(shù)據(jù)庫，在左側(cè)是您選擇的液體名稱，依據(jù)不同的測

試方法，在右側(cè)顯示您需要的液體參數(shù)。

對于所有的測試方法，此數(shù)據(jù)庫未能提供所有的必要參數(shù)。

6維護(hù)

6.1概要

6.2儀器的清洗

9.4可選附件

9.4.1SD-D單一直接計(jì)量單元

9.4.2TFC100

9.4.3TEC350

Fig.38:TEC350Electricaltemperature

電子溫度控制單兀,適用于測量溫度低于或高于室溫controlchamber

條件時(shí)，例如測量溫度系數(shù)、以及在保護(hù)環(huán)境卜.進(jìn)展的測量。溫度的設(shè)置可以通過手動(dòng)或

由軟件控制。

TEC350的特點(diǎn)：

?溫度室的三面窗口均由特殊光學(xué)玻璃材料制得

-連接空氣冷卻盤和蓋子

?連接惰性氣體

?PtlOO溫度測量和控制的傳感器叫.39:TC350Temperatureconquer

?頂蓋的特殊設(shè)計(jì)適合換針過程的最優(yōu)化操作

?溫度范圍：40-350°

?最大樣品尺寸：94X94X24mm

?溫度控制單元的外觀尺寸：140X155X86mm

?重量：1.5kg

如果其它樣品臺適配器已經(jīng)安裝，先將其取下。將TEC350置于樣品臺上，注意其下的兩

個(gè)突起與底盤的孔位吻合。將控制