光学接触角仪基于液滴在固体表面的润湿行为,通过光学成像与图像分析技术量化接触角。当液滴置于固体表面时,由于表面张力的作用,液滴会形成特定形状。通过高分辨率相机捕捉液滴的侧面图像,利用软件分析液滴轮廓,尤其是其与固体表面相接触处的液面形状,从而确定接触角θ。这一角度反映了液体对固体的润湿程度,是衡量材料表面润湿性能的重要参数。
光学接触角仪主要由以下部分组成:
光源:提供均匀照明,减少液滴边缘光晕干扰,确保图像清晰。
注射系统:包括自动注射单元或微分头手动注射单元,用于缓慢加液并在针管端口形成指定体积的液滴,然后将液滴转移到待测样品表面。
样品台:用于放置待测样品,部分样品台具备三维可调功能,实现样品水平校准与多位置测量。
视频系统:包含高分辨率相机和镜头,捕捉液滴在固体表面的图像。相机分辨率至少1000万像素以上,镜头需搭配长焦微距镜头以避免畸变,并支持手动/自动调焦。
数据处理系统:利用软件分析液滴图像,计算出液滴的接触角。软件需支持多种轮廓分析模型,如Young-Laplace拟合、椭圆拟合和切线法,以适应不同液滴形态的测量需求。
选择光学接触角仪时,需关注以下核心性能指标:
接触角测量精度:决定测量数据的可靠性。需关注绝对误差(如±0.1°、±0.5°)和重复性误差(如≤0.2°),误差越小,数据越可靠。
微量进样器精度:液滴体积的稳定性会影响接触角测量结果。需关注仪器的微量进样器精度,如是否支持0.1μL级步进,以及滴液是否稳定(无抖动、无挂液)。
成像系统分辨率与清晰度:相机分辨率、镜头性能和照明系统共同影响成像质量。需确保相机分辨率足够高,镜头无畸变,照明系统均匀无阴影或反光。
测量方法与功能:根据测试需求选择支持的基础测量方法(如座滴法、悬滴法、躺滴法)和特殊功能(如动态接触角测量、特殊样品适配功能)。