接触角测量仪OCA操作手册范本

OperatinAGA操作手册

DataPhysicsOCA

Version1.4,English

Firmware-versionfrom1.11.

Software-versionfrom1.2

Release:November1999

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Text,graphicsandlayoutGerhard煨aier

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蜀Copyright2022byDataPliysicsInstrumentsGmbH,Filderstadt

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®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遵守条约

1.2平安警告

1.3详细平安提示

2.概要描述

2.1关于本手册

2.2应用

2.3OCA系列的装置

2.4测试方法和结果

3.安装及设置

3.1概述

3.2检查清单和发货单

3.3OCA的安装

3.3.1水平调节

3.3.2计量针、廿冬:单元的安装

3.3.3标准样品台的安装

3.3.4注射单元的安装

3.3.5目镜测角仪的安装(OCA5/IO)

3.3.6电路连接

3.4计算机的设置

3.5软件的安装

4.操作说明

4.1操作概述

4.2OCA的使用

4.2.1样品台的固定

4.2.2计量针的安装

4.2.3灯的调整

4.2.4图像镜头的调整

5.测量

5.1测试程序和方法

5.2测量手册(OCA5/10)

5.2.1Tan方法

5.2.2SCA10,外表口由能的il算

5.3软件的使用

5.3.1参数的选取

5.3.2取线框的设置

5.3.3动态跟踪功能

5.3.4电影播放功能

5.3.5坐滴法

5.3.6悬滴法

5.3.7薄片法

538液体的分配

5.3.9计算结果窗口

5.3.10外表自由能的计算

5.3.11液体根底数据库

6.维护

6.1概述

6.2仪器的清洗

63更换卤灯光源

7.技术数据

8.保讦协议

9.附件局部

9.1所需的主要电线

9.2其余局部

9.3高速系统OCAH200的设置

9.4可选附件局部

9.4.1SD-D

9.4.2TFC100

9.4.3TEC350

9.4.4TPC150

9.4.5玻璃样品池

9.4.6TBA60M

9.4.7TBA60E

9.4.8WT2OOM/3OOM

9.4.9WT2OOE/3OOE

9.5声明

序言

本操作手册适用于OCA系列所有型号的光学接触角测量仪。在不同的章节中，将针对不

同型号详细加以描述。

1概述

1.1操作手册说明

本手册描述了Dataphysics公司OCA系列接触角测量仪的操作和使用方法。在进展安装和

测试前，务必认真阅读，如果有任何疑问，请及时有我们联系。

1.2应用

光学接触角测量仪主要用来进展研究、开发或产品的质量控制，对物质的接触角、界面张

力、外表能等进展测试和分析，主要用于以下领域：

•涂料、金属外表涂层、塑料、造纸

•高性能合成材料的开发

•半导体材料、硅晶片、玻璃等外表干净度确实定

•化装品和制药行业，例如乳霜或粉末外表性能的研究

•纺织材料

•用外表活性物质进展外表处理

•吸水性物质的吸附行为

1.3OCA系列产品装置

无论您要测试的样品为外表活性剂溶液、胶体溶液、熔融的金属或聚合物，OCA都可以

通过不同的方法为您计算出样品的外表或界面张力。我们所提供的最先进的光学部件、最

精细的构造和高分辨率的视频系统。

2.4测试方法和结果Fig.1:Sessiledropmethod

Fig.2:Pendantdropmethod

OCA不仅能测试接触角，也可以测量液体的外表张力和界面张力叫.3：OpticalWilhchny-platc

以及固体物质的外表自由能。在Windows9x/NT环境下开发的软androd-/lhread-meihod

件，除了标准的评价方法例如Owens-Wendt,Wu,Schultz,Zisman

以外，还添加了一些新原理测试方法(Acid-Base,ExtendedFowkes,

EquationofStale)。

OCA所使用的最重要的测试原理如下：

•坐滴法

•斜板法

•悬滴法

・威廉片法

所得到的测试结果为：

•静态接触角

•动态接触角

•外表和界面张力

•外表自由能

•外表自由能中色散力和极性力的分布

3.安装及调试

3.1概述

按要求翻开所有包装，防止内部仪器部件的任何攻伤。这些

包装为OCA提供最正确保护，注意保存。为仪器留出足够的空间，包括主机及其他附属

设备(包括计算机、打印机等)。

首先连接主机电源线，并连接在有地线的电源插座内，该插座应具有熔融保护保险。

另配置插线板连接仪器所需的其他设备。在安放仪器的实验室内，要保证适宜的温度、湿

度以及光线强度。并防止该实验室的温度、湿度等条件波动太大。

另外需要保证OCA光学接触角测量仪不要暴露于下述环境中

•灰尘较重

•太阳直射或强光照射

•除Dataphysics控温单元以外有其他热辐射

•书严重电磁场1例如扬声器、马达等J

•液体或有腐蚀性的化学物质

仪器在安装调试前必须预热。

3.2检查发货清单

在翻开包装之前，请检查仪器外包装是否完好，然后清点仪器附件。

OCA主机包括：

•线性样品台根本模块，高性能六倍聚焦透镜及CCD摄相系统.

•安装计量单元和针头的计量架

・用来连接计算机的高性能数字板

•主机电源线

•计算机电源线

•安装工具

•调平水泡

•操作手册

・计量单元（单一或多个计量单元一一由用户自己选定）

•1一4个电动或手动注射单元

可选附件包括：

•SCA10软件（测量外表自由能）

•SCA20软件（控制仪器、控制接触角的测盘过程〕

•SCA2I软件（外表自由能）

•SCA22软件（外表及界面张力）

•SCA23软件（吊片法）

•计算机系统

•斜板附件（手动或电动）

•台（手动或电动）

•温度控制单元

要运行SCA20-23等软件，您的计算机系统必须能没有障碍地运行Windows9x/NT系统。

r.xwd

3.3OCA的安装

3.3.1测试装置的水平调试

3.3.2安装计量单元

用支架支撑着单一或多个计量单元，该构造在发货时为拆卸别

离状态。在安装计量单元的支架时，首先拧开两侧的两个六角螺母

13号扳手），放在指定的位置，调节支架的位置使钱链与底座凹

槽吻合。只有当您使用Wafer台时，将钱链调至特别指定的位置。

可以通过E处旋扭松开计量单元并调节，在使用大样品或保护已经

安装的针时会非常有用。

单计量单元的安装：在计量单元的座上部拧开A处的螺丝，将单Fig.4:Installationandpositionofthedosingbayand

multipledosingunit

一计量单元的轴推入其中，放入垫圈并拧紧螺钉加以同定。

多计曷单元的安装：在注射底座的上部拧开A处的螺丝，将多计量单

元的轴推入其中，放入垫圈和转轮，拧紧螺母加以固定该装置（使用

双头换状扳手14x15）。放上转轮的盖子，慢慢拧紧顶部的螺母A,螺母

D在厂家已经固定，不必做任何调整。

安装直接计量单元：将计量单元安装在计量支架上，放.匕垫圈并拧紧

Fig.5:Installationthedirectdosingunitwitha

固定。manualsyringe

333安装水平样品台

Fig.6:Standardsamplestage

将样品盘放置于水平样品盘托上，低部的两个角与样品台上的凹槽吻

合严密。这两个凹槽还适用于安装其他可选的样品台，例如

•斜板附件TBA60M和TBA60E

•Wafer台WT200M、WT200E、WT300M、WT300E。

•液体温度控制室TFC100

•温度控制单元TFC150

•电子温度控制室TEC350

3.3.4注射单元的安装Fig.7:Dosingbaywithmanualsyringeunits

将手动注射单元放置于计量单元的支架上

•完全拧开微量螺母

•找到您希望安装注射单元的位置

•注射单元的支架局部应向上开

用两个六角螺钉固定在计量架上

手动注射单元设计标准为IOOORMI。?300mm长注射管。

电动注射单元：在OCA的两侧可以安装两个注射单元。SCA20Fig-8：Elec^nicsyringeuricf^m/rearview

软件依照OCA上注射器的位置编号控制4个注射单元。

•确定注射单元编号1-4的位置

•用两个螺钉固定注射单元［上面的在OCA上，下面的在注射单元上）

电动注射单元准确的/并要求气压500-1000?,300mm长注射器（1,4位置），400nlm注

射器在2,3位置。

OCA15只能使用单一直接计量系统（SD-D）o在OCA15Plus系统,可以使用插座1而不

用SD-Do

3.3.5目镜测角仪的安装

拧开镜头上部的螺丝A,将OCA5、OCAK）的目镜测角仪插入后.

拧紧螺丝固定。

3.3.6连电

OCA系列仪器使用外部电源供电，将插座电线连接在仪器的DC-IN

12V接口上。（注意电源的接地保护）

将取线板的视频线与OCA的视频输出端VideoOUT连接。如果计

算机还没有安装取线板，请参阅取线板的安装。

可选附件Pl100将插头连入T1或T2o

标准电动注射单元不需额外的连线，直接插在OCA上“当电动注射

Fig.10:Connectorsonstandardframe

单元在直接计量单元上时，需要与光源室底部的5、6插孔连接。

grabberboard

3.4计算机的设置

关于计算机系统及Windows9x或NT4.0的安装，可以参照随机附上的资料。

Fig.11:IdentifyingFCI-slots3.4.1取线板的安装

安装取线板的驱动程序在光盘中。

OCA视频系统必须与取线板连接，SCA20软件能支持两个取线板，一个为标准板，一个

为高速取线板。

要安装高速板，主机需要32位PCI插槽。标准板只需16位插槽即可.

3.5软件安装

在光盘中详细描述了SCA软件以及其它必要驱动程序的安装。要安装SCA,必须已经安

装了Windows9x或NT系统。

4操作指南

在以下的介绍中，您将学会如何准备和进展一次标准的测试。测试结果与测试方法的选取

和测试条件有关。在外表化学的研究中，样品的干净度和液体的处理对结果有很大的影响。

4.1常规操作

在开场测试接触角前，请先确认以下几点:

•进展一系列测试的目的是什么

•样品要如何制备

•在测试过程+需要那些种测试液Fig.12:Threewaterdropsonthesame,but

differentprepared,solidsurface

•测量装置如何设置

样品的准备固体的外表或液体样品对干实验结果的准确性非常关键,因此除非需要

测试不同样品之间的差异外，都必须确保使用一样的方式对样品进展处理。

对于固体样品，如果实验的结果作为参照平行实验，那么需要用完全一样的方式准备样品。

测试液的准备在依据WORK原理测试固体的外表自由能时，需要选择适宜的测试液

体。必须保证所用的测试液体不会与固体样品发生反响、蚀刻或吸收。在注射器中参加液

体时，必须保证液体的清洁性，在使用外表活性物质时要尤其注意，任何微小的污染都可

能降低液体的外表张力，尤其是水的外表张力“

法沙任何微小的外表活性物质对固体外表的污染，都会降低液体的外表张力。

测试装置的设置实验装置的设置与安装对于实验结果的准确性和重复性有重要影响。请

关注以下提示：

•使用正确的样品台试配器（斜板、wafei■台、温度控制单元）

•光源的亮度

・注射器的选取

•测试液的粘性与所使用的计量管和注射针的内径是否匹配

•注射针的外径与所选择的测试方法是否匹配

•注射针与样品的位置是否在视野范围内

•依据工作距离和放大率调整焦距

4.2OCA的使用方法

4.2.1样品台的位置

三个手轮可以在X、Y、Z方向调整样品台的位置。

singleandmultipledosingunit

4.2.2注射针的位置

一共有三种计量单元：单一计量单元，直接计量单元和多计量单元。支架可以通过两个精

细调节旋扭在光轴的水平和垂直方向进展调整，针架在X轴方向不能移动。

针架在垂直方向可以做快速调整（直接计量单元没有快速调节旋扭）。它可•以和温度控制

单元联合使用以调整测量的准确位置，在适宜的测试温度时快速进展测试。

4.2.3光源的调整

通过光源后部的旋扭可以调节光源的强弱。

为得到非常清晰的液滴图象，需要调整图象在屏幕上的满屏比例。如果没有辨识到液滴的

外型，软件不能检测到接触角。所以“三相点”的亮度识别对仪器测试结果的影响非常重

要。

424CCD镜头的调整F®I"：Controlsof（hezoomlens

控制摄像头的调整有三个旋扭：水平-倾斜转轮、焦距扭、

精调旋扭。

5测量

在测量前，需要做如下的准备工作：

•将样品置于样品台上（只适用于座滴法）

•准备并安装好所有的注射器、计量管及需要的测试液

•样品台和注射针的位置

•光源的调整

•启动图象辨识系统

5.1独立测试方法

本章中描述的所有程序与测试方法之间完全独立。与程序关联的测试方法将在其它章节中

特别加以说明。

口瞿“防止有气泡混入计量单元中

Fig.15:ControlsofES

使用电动计量单元的程序如下:

•A键，下移注射器活塞的位置

•C键，将注射器小心推入固定器中

•B键，上移活塞位置，直到针头处出现液滴为止

•D键，用固定器固定注射器的活塞

STOP不要将固定器的螺钉旋入过紧，否那么会挤碎注射器

STOP注意针尖不能触及固体样品

5.2手动测量(OCA5/10)

5.2.1切线法

5.2.2SCA10,外表自由能的计算

在SCA10软件中可以进展固体外表自由能的计算。选择表格中提供的测试方法或相应的

图标.所给定的应用范围和范例只作为一般规那么“

计算方法所提供的信息所需液体数应用

Zisman临界外表张力2非极性固体PE、PTFE、石蜡

Fowkes外表能的色散局部1非极性系统PE、PTFE、石蜡

OWRK(Owens-Wend外表自由能的色敢聚合物、铝、涂

2一般

t-RabclandKaelblc)局部和极性局部层、清漆

外表自由能的色散

外表特性的特殊

ExtendedFowkes局部、极性局部以及3聚合物、乳液

问题

氢键力的分布

外表自由能的色散2(至少一种有机溶液、聚合

Wu(HannonicMean)低能系统

力和极性力的分布极性液体)物、有机染料

外表特性的特殊

酸碱理论色散力，酸度3生物系统

问题

聚合物、铝、涂

状态平衡理论外表自由能1一般

层、清漆

Schultz1(PolarDrop外表自由能中色散

2高能系统金属、玻璃

Phase)力和极性力的分布

Schultz2(PolarBulk外表自由能中色散聚合物、铝、涂

2高能系统

Phase)力和极性力的分布层、清漆

使用浏览点击可以选择液体数据资料

在选择框中选择测量接触角的液体，如果找不到适合的液体，也可以选择外表张力参数的

种类。

测试液体种类的选取主要依赖所选择的测试方法。只有当所有分析方法的参数都时

才可以确定液体，也只有当这些液体能在结果窗口中随同所有的参数一起转换。

5.3用软件进展测量Fig.16:TabbeddialogPreferences

本章将详细描述如何使用SCA2X软件进展光学视频接触角的测量。

5.3.1软件的选择

在开场测试前首先在选择框所提供的测试方法中选取一种。

在对话框中的装置控制一栏，一定要选择与OCA连接的系列端口。在选择的端口有效之

前，要关闭SCA20并重新启动。也可以选择OCA的温度读数窗口。默认设置为C0M1

和T1。

图象窗口的设置：在对话窗口中，选择液滴图象的计算线。

0选取的液滴轮廓线显示用红色

□滤过的液滴外型线显示用绿色

□结果的计算值（例如接触角）在兰色背景上用黄色表示

0座滴法三相点处的切线用红线表示

在图象尺寸选择之后通常选择自动尺寸窗口。

对话框中液滴类型的选择设置：在对话框中设置测量液滴种类SetMesunngDropType|

PendantDrops(FD)

时，可以选择七种液滴类型中的任何一种。该步可以在计算之0TopDownQCBottomUp

前进展（右击鼠标然后点击Droptype键），但如果您使用动态Oi「RgKtoLetlOcLentoRight

SessileDrops(SD)ondLomelo(IM)

跟踪功能，就必须预先设置液滴类型。默认设置为标准SD法

一NormalSD人CNeedteinSD

［座滴法）。rCopw®BubbleCLameto(RS)

在选择计算方法时可以选默认计算步骤。-CaculationOpiKins|Loploce-Your>3FiWngParameters|

I

ea*cvilaA»ontwpt

□在计算之前，首先进展校准（适用于悬滴法）。校淮图象的FCoJibroiebeforePertormingCoJculotion(forFOsonly)

PDeledsubsvaielineauiomaticaJ»y(torSDsonly)

步骤也可以自动进展。如果没有找到结果窗口，默认参考PExtractProfileifnotyeidon«

PAddResulttotheactiveResultWindow

数值将被自动设定c

0自动检测基线（只适用于座滴法）：只有当软件不能自动检

测处基线时，该方法将无效。此时工具栏内的图标按键将

有优先权。Fig.18:TabbeddialogCalculationOptions

0没有选取轮廓线

□添加计算结果于当前结果显示窗口，复制计算结果（例如接触角、外表及界面张力、

液滴体积等）

选择默认计算方法：由于悬滴法一般使用Laplace-Young方程，所以默认计算方法只适用

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

Laplace-Young法：在对话框中，您可以选择一些特别为参数。

0光滑轮廓线在软件进展计算之前，该功能可以刍动修正Fig.19:Extractedandsmojthedprofile

不规那么的外型轮廓线。

□斜度校正由于安装的摄象机位置可能存在偏差，该功能可以调整斜度，但如果由

于针头的弯曲，那么该功能没有效果。

0平衡轮廓线可以做出对称的外型线，忽略液滴两侧的差异。

0AR-优化该功能可以调整图象外型比例，但由于开启该功能后,每个画面将需耍

几秒针时间，所以不是必须的情况下一般不要选取。

0快速-优化如果没有检测计算程序，也没有确定使用的液滴外型，那么需选取该功

能。

Fig.20:TabbeddialogImageProcessirgSetting图象设置在选取图象边缘的对话框中选择开场，定

义相邻相素的比照度，确保能够检测出图象的边缘。

（白色-255,黑色-0）

电影控制一摄相参数在对话框中设置摄像仪格

Fig.21:TabbeddialogMovieControl-CameraParameters

式，OCA15和OCA20型号的仪器要选择

CCIR-Standard,垂直扫描频率可自动设定。

电影控制一记录在对话框中可以选择摄影参数。

Fig.22:TabbeddialogMovieControl—Recording

•定义每秒记录影象数

•记耒时间范围：可以选择停顿，也可以预先设定停顿时间［秒数或图片数）

•当前允许的保存空间：显示可用空间大小（RAM）

•限制最大成像速度

•是否选择在记录过程中压缩图象：该功能需要您的计算机速度很快，在拍摄过程中保

存压缩图象，使您得到总的图象数量更多。

电影控制一触发控制在对话框中设置如何启动摄相功能。

电影控制一播放设置播放参数。

0选择循环播放后可以得到连续的图象。

也可以预设使用默认计算方法，在播放过程中自动进展计算。播放

过程中计算的开场和完毕通过画键控制。

电影控制一Trigger可以设定开场记录时如何引发。

结果窗口一•般选项通常可•以选取普通结果，并选择图象保存多长时间就自动保存。

PAutobackupevery:|5minutes

在结果窗口也可以定义液滴时间的时间格式。

结果窗口一显示条目选择最终在结果设置窗口中需要显示的条目。

结果窗口一输出条目选择最终从结果窗口中输出的条目。数据将被以ASCH格式保存。

计量单元一定义注射器主要用来控制注射装置。

Fig.23:TabbeddialogMovieControl—Recording

在对诂框中已存Dat叩hysics标准配置中的各种注射单

元，您也可以根据自己的实际情况设置注射单元的数据。

如需要增加注射单元，您必须定义：

•名称

•种类

•体积

・注射器长度

Fig.24:TabbeddialogFrameGrabber-Setupwithstandardframegnibt

•内部面积

•内径

-开场和完毕的点

5.3.2取线框的设置

对于标准取线框和高速取线框本对话框用来设置比照和

Fig.25:TabbeddialogFrameGrabber-Setupwithhich-speedframecn

亮度。适宜的设置数值依赖于环境亮度、反射、样品的外型

和尺寸等因素，您可以自己设定，软件自动设定的默认值为：

•比照度=128

•亮度=200

5.3.3设置重力加速度引起的外型变化比例

为计算出正确的接触角值、外表及界面张力，必须考虑其它因素引起的外型变化（输入纬

度和海拔高度）。在对话框中点击c—Info,设置所需参数。

重力加速度g输入数值或点击Look叩键，通过输入的纬度值进展计算。

5.3.4动态记录功能

Fig.26:TabbeddialogDynamicTrackingSetting

亡」有了此项功能，可以自动测量预先设置好的时间段的接

触角。

进展计算点击计算按键开/关（计算类型己经预设）

结果收集收集所有结果窗I」中的计算数值

重新设置液滴

Fig.27:TabbeddialogAdvancedTiming

时间选择每秒钟最多图片数量取决于使用的取线框和

计算机的速度

使用恒定时间设置定义每秒钟或每分钟固定的图片数

您可以通过开场或停顿键（L」）启动或终止动态记录功能

5.3.5电影功能

保存图片的速度比图片分析速度快很多，电影功能可以使您观察Fig-I-nsformovieft.nc.ion

图象的连续变化。由计算机预先设定记录图象的最长时间（假设计算机配置64兆内存，

至少可以记录10秒钟的图象）

电影功能的另一个重要应用是在基线检测不到时的动态测量（比方倾斜的基线），可以记

录整个的测量过程，并选取感性趣的图片单独进展分析。如果这些测量延续的时间过长，

也可以预先另外的模式进展保存。

使用SCA20的电影播放功能，应遵从以下程序：

•点击摄相功能同

•在程序对话框顶端的左侧，可以看到一列近似录象机或录音机的按扭

•要开场记录图象，点击红色的R键R

•到达预定的停顿时间，记录可以自动停顿

•停顿影象序列的记录拍摄，点击［■

・播放记录图片，点击绿色的三角键＞

•倒退播放前面的图象＜

•终止播放■

•浏览单一图片，点击前进国或倒退一

•翻开结果收集窗口，选择默认计算结果模式，即可演示自动评价整个测量过程。

•在播放过程中要开场或终止，点击键，

•在进展默认模式计算前，必须确认默认格式的正确选取（包括液滴类型，计算方法等）

・暂停II

・实际图片时间归零

•改变默认值，点击M键

5.3.6坐滴法

在本章中主要描述平衡状态下和动态接触角的测量

坐滴法是一种测量接触角的根本方法，坐滴被另一侧的光源照射后被摄像、观察。SCA20

软件可以定义4种不同的测量方法。

・环法［速度快但相比拟而言精度稍差）

・三相点做切线，Tan值

•椭圆法〔快速通用法）

•Young-Laplace法（速度慢但最准确）

如果您有足够的实验时间，请选用最准确的Young一Laplace

法。

在做好5.1章中详细描述的所有准备工作后，首先需要选择

根底液滴形式。右击鼠标，点击液滴类型，然后用鼠标左犍

确定所选取的液滴方法,

ContextmenuDropForm

放置样品在将样品置于样品台上之前，先降低样品台，

升起针架，如果您需要测试空气中样品的接触角，请将固体

样品直接放置于样品台上，如果您要使用斜板附件，那么必

须固定住样品（例如使用磁性片）

Fig.30:SystemregisterinResultwindow

图1隹使用我们推荐的电动注射单元时，注射单元的设置。

首先选择与您现在做使用的计量针相应的注射单元，然后调整注射体积（推荐使用5H

mL)o

Fig.31:Goodimageofasessiledrop调整液滴图象第一步，调节焦距使注射针的图象清晰，通过谎.节注

射针位置的微调旋扭将针的位置移到视野范围的中央，再通过内部的聚焦微调旋扭聚焦。

注射一滴液体于固体外表上，调节液滴的放大率直到可视范围中约2/3大小。

如果液滴在样品外表的反射图象不够清晰，不能检测巴基线，就需要做以卜额外的调整：

一倾斜镜头

一调节亮度

重新调整液滴图象的焦距

倒如果有效果清晰的图片，可以通过该功能做临时拍摄。但对于该图片，仍需要做振动

或风力等因素的修正。

金选取基线在多数情况下，基线均可以被自动检测。如果没有调整镜头的斜度、亮

度和焦距，那么需要手动选取基线。基线不必完全水"。

臼检测液滴的外型轮廓通过液滴图片上的黑白比照，自动识别液滴的外型轮廓

囱接触角的计算按照预先设置计算接触角

1"丫1外表能的计算依据扬氏方程计算外表能

通过％键,上述的二步可以自动进展.但软件的设置应该预先完成.

进展静态接触角的重复测量，请注意以下影响因素：

•测试液体的性质•外表的预处理

•时间•注射速度

•温度•液滴大小

•体积•液滴的环境

•浓度•蒸发作用

•重力因素•吸附和吸收

•外表的性质•外表的局部溶解

1在进展测试时，液滴要尽可能的小,

因为小液滴更接近理想球体。

5.3.7悬滴法

本章将详细描述悬滴法的测试方法。Fig.32:ContextnvnuDropForm

悬滴法是测量外表及界面张力的常用的方法。要测试界面张力，需要玻璃样品池。一滴测

试液在针头处，它的周围是空气或其它低浓度的液体介质。否那么您必须备有特殊的针头

［例如SNS052/026）。液滴的外型取决于两种因素，一种是拉伸作用的重力，另一种为收

缩作用的液体的张力，张力可以使液滴更接近于球体从而减少外表，降低外表能。液体轮

廓的特征描述，能用扬氏方程，通过数学方法准确的加以计算，所以，液滴的外型一旦确

定，它的外表张力就能被计算出来。

除做好座滴法测试所需要的准备以外，还需要以下程序：

用SCA20软件检测液滴的外型轮廓，液滴越大，效果越好。由于液滴越大，重力的影响

因素就越明显。液滴在外型上宽度比高度小，所以将摄相头旋转90度，在屏幕上液滴图

象将变成水平方向。

通过SCA20/22,可以由液滴的外型轮廓计算除外表和界面张力，下面就简要介绍如何使

用SCA20/22软件。

首先,您必须选择液滴根本类型。通过鼠标右键可以点击出液滴类型窗口，然后用*键确

定您选用的类型。

用数学方法计算分析液滴外型，重力因素必须考虑在内。液体和周围介质的密度作为计算

参数应为。在结果窗口的系统信息中，首先确定这些参数，如果在液体数据库中已经存在,

那么会被自动选出。

Fig.33:SystemregisterinResultwindow

另外，液滴的体积也应该为数值。在结果窗口的信息窗口中，要注射针的型号。

cwl

液体分配如果您使用的是手动注射单元，请及可能使用人的液滴。如果您使用的

是我们推荐的电动注射单元，那么能在分配窗口中调整液体的分配。首先选择与当前使用

的注射针对应的注射单元。Rg.34:Goodim£gcofapcndantdrop

调整液滴图象首先聚焦在注射针使图象清晰，通过精调旋扭将注

射针移到屏幕的中央。通过内置调节旋扭调整焦距。注射一滴液体，但注意不要滴下，调

节图象大小，使其占屏幕的2/3面积。

如果您看到适宜的图象，点击倒键记录。通过静止的图片，进展消除振动和风力因素误

差的影响。

上J注射针的缩放比例设置注射针的边界，在开场计算外表能时图象的缩放将自动计

算。

臼检测液滴的外型轮廓

|「丫|计算外表张力

通过名I键，以上的三步可以自动完成。

5.3.8薄片法Fig.35:Lamellaatdifferentcontactangles0

由Dataphysics公司开发的薄片法，是一种测量高粘度物质外表张力的新方法，尤其适合

对聚合物、熔融的金属或对压力敏感的弹性物质进展测量。

经典的方法通过张力仪对样品进展测试，一般的操作温度小于100度。悬滴法可以通过温

度控制单元的选取，同时采用耐热的注射针，可以满足高温条件下的操作。

吊片法和悬滴法的原理根本•样，也是基于外表张力和重力之间的平衡。如果将测试片插

入液体中，在其外表将形成一层液膜，如果吊片的周线和重力因素均为，那么可以依据公

式计算出外表张力。

软件SCA20/23可以控制用吊片法测试外表张力，下面将简要介

绍如何使用SCA20/23操作软件。

将液体样品装入样品池中，样品的外表应该润湿容器的外表，并

尽可能的保持水平。降低样品台。如果您使用了温度控制单元,

翻开盖子，放入样品池。

图象的调整：通过微调旋扭将将测试片先移到视野的左侧，调节

图象的大小至屏幕的1/3大小、调节焦距。Fig.36:Filledsamplevesselwithsphericaltestpiece

5.3.9外表自由能的计算

Fig.37:Reducedreflectionortherightflatpartofthelamella

固体外表自由能的计算将在SE计算窗口中自动完成。翻开一

个新文件一New/OpenWindow,选择外表自由能的计算方法。

计算方法所提供的信息所需液体数应用

Zisman临界外表张力2非极性固体PE、PTFE、石蜡

Fowkes外表能的色散局部1非极性系统PE、PTFE、石蜡

OWRK(Owens-Wend外表自由能的色散2一般聚合物、铝、涂

t-RabelandKaelble）局部和极性局部层、清漆

外表自由能的色散

外表特性的特殊

ExtendedFowkes局部、极性局部以及3聚合物、乳液

问题

氢键力的分布

外表自由能的色散2（至少一种有机溶液、聚合

Wu(HarmonicMean)低能系统

力和极性力的分布极性液体）物、有机染料

外表特性的特殊

酸碱理论色散力，酸度3生物系统

问题

聚合物、铝、涂

状态平衡理论外表自由能1一般

层、清漆

Schultz1(PolarDrop外表自由能中色散

2高能系统金属、玻璃

Phase)力和极性力的分布

Schultz2(PolarBulk外表自由能中色散聚合物、铝、涂

2高能系统

Phase)力和极性力的分布层、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

通过浏览按键，可以选择液体根底数据。

选择所要测试的液体、接触角、或参数类型，要求用户输入测得的接触角数值，或从结果

窗口处转移过来（通过鼠标右键移动）

尸液体的选择取决于您选取的分析方法。只有当所有必要的参数都设置完成之后，

液体才能被确定。这些液体液可以与所有必须的参数一起，从结果窗口转移过来。

通过+键，您可以将液体的外表张力、接触角等数值增加到液体表格中。如果您在上表中

已经添加了足够的参数，就可以直接点击计算键，进展外表自由能的计算。在外表自由能

计算完成后，您就可以得到一张相应的数据表。

5.3.10液体根本参数

液体数据库是一个非常有用的丁具，它能帮您获得许多测试固体外表自由能时所使用液体

的各种必要参数。

点击文件一新建窗口，翻开液体根底数据库，在左侧是您选择的液体名称，依据不同的测

试方法，在右侧显示您需要的液体参数。

对于所有的测试方法，此数据库未能提供所有的必要参数。

6维护

6.1概要

6.2仪器的清洗

9.4可选附件

9.4.1SD-D单一直接计量单元

9.4.2TFC100

9.4.3TEC350

Fig.38:TEC350Electricaltemperature

电子温度控制单兀,适用于测量温度低于或高于室温controlchamber

条件时，例如测量温度系数、以及在保护环境卜.进展的测量。温度的设置可以通过手动或

由软件控制。

TEC350的特点：

•温度室的三面窗口均由特殊光学玻璃材料制得

-连接空气冷却盘和盖子

•连接惰性气体

・PtlOO温度测量和控制的传感器叫.39:TC350Temperatureconquer

•顶盖的特殊设计适合换针过程的最优化操作

・温度范围：40-350°

・最大样品尺寸：94X94X24mm

・温度控制单元的外观尺寸：140X155X86mm

・重量：1.5kg

如果其它样品台适配器已经安装，先将其取下。将TEC350置于样品台上，注意其下的两

个突起与底盘的孔位吻合。将控制