光学法界面张力仪

产品介绍

C60系列光学法界面张力仪是一种影像分析系统，为基于光学影像法原理测试界面化学性质（如表面张力、接触角、界面张力等）的系统。通过分析各种基于液－气、液－液或液－固、液－液－固等两相或三相界面化学体系形成的液体（Drop）或气泡（Bubble）的外形轮廓（Drop shape or lamella contour profile），可以用于分析诸如表面张力及其分量（色散力、极性力）、界面张力、固体表面自由能及其分量（色散力、极性力、氢键力、Lewis酸碱力等）、界面流变(interfacial rheology)及粘弹指数（Interfacial Viscosity）、粘附功、润湿线、润湿行为（Wetting Behavior）等重要界面化学表征指标，用于表征、分析、推测或描述如铺展、润湿、粘附、吸收、竞争、渗透、增溶以及表面各相异性等各种重要的界面化学属性，可应用于新材料研究（仿生超疏水或超亲水材料）、质量控制QC（表面清洁度分析）等学术研究、研发的科学家以及生产制造的人员……

C60系列影像分析系统基于模块化的设计理念，可为客户提供多达几万种不同的组合形式，是您进行界面化学研究并对控制精度有较高要求的仪器。仪器整机由精密光学机械结构、光学成像系统、精密滴定系统以及级的界面化学分析软件CAST3.0组成。作为标准配置，C60系列光学法界面张力仪提供了的轮廓镜头以及背景光源、高速摄像系统（87－340帧/秒）以及采用了精度的精密定位平台（precision positioning stages），结合世界的基于ADSA核心技术的CAST3.0分析软件，为您打造的研究利器。

注：CAST?3.0界面化学分析软件由不同的模块（Software Module）组成。视选购的软件模块在功能实现上存在区别。

Measuring method

悬滴法（Pendant DropMethod）	停滴法（Sessile DropMethod）	气泡捕获法（Captive DropMethod）	前进后退角（Advancing/RecedingContact Angle）	滚动角（Roll-off Angle）	表面自由能（Surface FreeEnergy ）
接触角滞后（Contact AngleHysteresis ）	可润湿性分析（Wetting Envelopes）	纤维接触角（Fiber ContactAngle ）	Lamella &Menisci ProfileAnalysis Method	临界胶束浓度（CMC ）	界面流变（Interfacial Rheology & Oscillating /Expanding Drop）

测试原理

本系统通过摄录下单张或基于时间变化的多张液滴（Drop）或气泡（Bubble）的图像，采用亚像素级的图像识别技术分析所捕捉到的图像中的关键信息如图像边缘等，利用有限的如密度、重力加速度、时间等参数，通过复杂的数学分析模型（如圆、椭圆、多项式、插值曲线，特别是Young-laplace方程曲线拟合），将液滴轮廓边缘曲线与数学模型分析得出的的理论曲线通过特殊图像曲线拟合技术进行优化分析，进而得出如液－气表面张力值、液－液界面张力值、固－气接触角值、液－液－固三相体系接触角值等物理化学参数。

我们团队的核心技术正是在于通过近30年的努力，将Young-laplace方程曲线（ADSA技术）的拟合技术充分应用到界面化学性质的分析中来。

Main Measurement

应用本测试系统得到如下界面化学指标：

→ 表面张力（Surface tension）：温度、浓度组成、时间、压力、电场等条件下的变化值；

→ 可测试液相（如纯液、混合相液体、熔体等）与气相的表面张力，特别是悬滴法（Pendant drop method）和停滴法（Sessile drop method）对于如（1）胶水、聚合物、树脂等粘度比较高；（2）以及金属、煤等需要高温加热；（3）采油行业井下高温高压作业环境条件模拟等，具有明显优势。

→ 界面张力（Interface tension）：可用于分析不相溶液－液两相界面张力值

→ 临界胶束浓度分析（CMC）

→ 固体表面自由能分析（Surface free energy）以及分量（色散力、极性力、氢键力、Lewis酸碱力等）

→ 润湿行为分析（Wetting Behavior Analysis, wetting envelopes）

动态接触角（Dynamic contact angle）以及接触角滞后性分析（Contact angle hysteresis），包括：前进角（advancing contact angle）、后退角（receding contact angle）、滚动角（roll-off angle）以及本征接触角（thermodynamic intrinsic contact angle）、平衡接触角（equilibrium contact angle）；

铺展/吸附过程分析如铺展面积/直径、液体吸收体积、接触角、润湿线等随时间变化的量；

→ 界面流变(interfacial rheology)性质以及界面弹性系数(surface elasticity)、界面张力弛豫方法（relaxation study）、毛细管静压值（hydrostatic pressure）等；

符合标准

→ASTM D 724: Standard Test Method for Surface Wettability of Paper (Angle-of-Contact Method)

→ASTM D 5946-2004: Standard Test Method for Corona-Treated Polymer Films Using Water Contact Angle Measurements

→ISO 15989: Plastics- Film and sheeting - Measurement of water - contact angle of corona-treated films

应用范围

1, 应用方向：

新表面表征、表面纯度测试、固体表面处理评价、液体配方设计、表面清洁度分析、固液体之间或固体黏附特性研究、表面印刷性能的表征、玻璃、塑料或金属等固体表面浸润性研究、分析表面改性等等.

2, 应用领域：

可用于如下领域的基础研究、应用新方法、产品设计以及品质控制等：

技术特点：

一、更稳定、控制更平稳、结构更优化的机械结构及控制系统

1、真正精密定位平台：

（1）真正拥有精密定位平台（precision positioning stages）研制能力，并将本能力应用于界面化学分析仪器领域的公司；

（2）更的知识与能力：

（3）拥有媲美欧美任何精密定位平台研制厂家的知识与研制能力，了机械控制部分的化水平、稳定性以及操作方便性等；      

2、一体化设计，结构更为紧凑与优化：

（1）优化的整体系统设计：

（2）所有的部件的组合均由几十年经验的机械结构工程师根据精密光学成像测试需求而进行了化优化，从而有效的避免机械结构的兼容性而导致的结构复杂化以及外观的美观。

（3）协调性更好的机械结构：

提供多达10维（2XYZ+旋转+3水平调整）的机械结构设计，有效地控制样品台、摄像系统、滴液滴定系统的协调性。

整机一体化设计，主机采用别航空铝制成，在牢固的基础上了整机的轻便性。

3、更稳定、更多样化的机械结构及控制系统设计

（1）更平稳运行的固体样品操作台及控制系统

- 采用了世界的线性滑块导轨技术（Linear Guides）以及精密研磨丝杆(Screw)技术，了更大的运行范围、更平稳的行进、更的液滴定位；

- 样品台控制系统设计精度手动时可达到0.01mm，通过软件控制时，控制精度均可达到0.5um，分辨率可达0.007um；

- 升降控制中引入了采用交叉滚珠导轨和千分头技术精密升降台技术（precision vertical travel positioner），有效地了水平线控制以及固体样品面的观察，也了样品台的负重能力（5kg左右）。

（2）操控更方便、定位更的液滴焦距与位置控制系统

- 采用千分头（Micrometer）以及精密交叉滚珠导轨(Crossed-Roller Bearins)技术的两维精密定位台，了运行的平滑性、减少空回以及更高的位置控制精度和焦距调整精度。

- 固定焦距式机械结构，结合精密调整架，可以更方便更的找得焦距并捕获清晰的图像。

更为和平稳的液滴转移控制部件

- 微距离针头移动与调焦控制系统，液滴转移操作更为，更方便，特别适用于超疏水材料测试时的液滴在针头与固体材料间的转移控制；

- 结合的超细针头以及聚四氟乙烯（PTFE）针头，更易于完成小液滴（5uL以内）转移操作。

4、更为的动态接触角（滚动角）控制机械结构

（1）采用更为的旋转定位平台（Rotation positioning stage）结构设计，无回程、间隔几乎为零，从而了滚动过程的振动、平稳运行以及更为的角度控制（手动时精度可达0.1°，自定时精度可达0.01°，分辨率可高达0.0001°）。

（2）整体式滚动平台设计，样品与镜头一起旋转，更有利于样品观测过程中的中心点保持，没有整机摆动的费力，也没有仅仅部分部件旋转的控制不方便，为您更地分析滚动角（Roll off angle）带来可能。

（3）通过简单的更换内部转台（选配件），也可让镜头不转动而样品台旋转。

（4）固体样品水平以及镜头（光源）角度调整机械结构

（5）多达4处水平调整系统设计：

在整机水平和镜头水平调整的基础上，*提供进一步优化了的高精度两维水平调整平台（multi-axis tilt platform），了平整度较差样品的水平线（base line）的查找。

（6）专有的两维水平调整台采用了千分头结构，有效地了调整角度的精度；

（7）镜头俯仰角度以及光源角度（如需要）调整机构采用了高精度一维角度调整平台，且使用高分辨率千分头提高了角度的调整精度。

（8）软硬件结合的双重水平调整系统，为您更好的查找水平线提供可能。

机械水平调整结构结合可调亮度LED冷光源系统和CAST3.0软件系统，为您更好的找得水平线（Base Line）提供了强有力的。同时，测控滚动角（Roll off Angle）、前进/后退角也更为方便。

5、进为方便、易用和人性化的控制系统

（1）自动控制系统采用步进电机，精度更高，运行更平衡；

（2）机械运动控制系统通讯接口采用USB2.0通讯接口，兼容性更好；

二、更清晰、更高速度、更的光学视觉成像系统

1、提供的高精度焦阑轮廓镜头

（1）6.5倍连续放大，0.7－4.5倍放大倍率；

（2）更清晰的液滴轮廓、更小的中间透光圈直径；

（3）大景深,低畸变,高解析度；

（4）景深范围内物像倍率不变；

（5）低畸变：通常<0.08%（全幅画面）

（6）垂直成像时，无投影现象

轮廓镜头	普通镜头

2、提供的轮廓背景光技术

（1）更清晰的轮廓边缘；

（2）更有利于亚像素极的边缘查找技术的实现；

（3）更的液体轮廓（Drop shape）外观尺寸；

（4）连续可调亮度LED冷光源技术，更长的寿命，无热量散发，避免额外热度所导致的小液滴挥发而影响测值过程；

（5）背景光更均匀，成像更清晰；

（6）短波长光线，更有利于液滴成像。

3、更清晰、速度更快的视觉成像系统

（1）标准配置87帧/秒（FPS / WVGA格式）－340FPS（GIF格式）高速摄像机；

（2）紫外（UV）过滤技术，更有利于提升液滴轮廓成像的清晰度；

（3）提供多种相机升级服务，包括高清（HD）、高速摄像（1万帧/秒）各种摄像机（选购件）；

（4）标准配置相机的通讯接口为USB2.0，有效的提升了整机系统的兼容性；

卫生护垫吸水效果 750帧/秒高速摄像机摄像图像序列

三、精度更高、控制更方便的进样系统

1、控制精度更高、定量更的直顶式注射泵系统

（2）级的高精度注射泵系统，低液滴控制精度可达为0.002uL，可用于高精度重复定位进样。

（3）直顶式结构设计，更易于样品管的清洗以及更换，不易产生二次交叉污染；

（4）采用了精密研磨丝杆(Screw)以及线性导轨技术，运动控制精度更高；

（5）采用USB2.0通讯接口，了系统的兼容性更好。

2、多种进样系统供选购，升级更方便

（1）根据用户自己的需要，选购如边进边出型注射泵以及其他进样方式，升级非常方便；

（2）提供多达8个进样针的进样系统，更有利于如表面自由能测值时多种液相进液需求；

（3）纳升（nL）或皮升（pL）级进样系统供选购（10nL、5pL、15pL、800pL等），用于单纤维接触角测值以及半导体、芯片、微电子行业um级位置接触角测值。

3、配备齐全的各种进样器以及针头供选购，满足各种复杂的需求

（1）提供多达几十种不同规格的进样器，如不同体积（25uL、100ul、500uL、1000uL……）、不同材质（塑料进样器、玻璃进样器）以及不同品牌进样器（KINO、Hamilton），以满足各种不同需求；

（2）提供各种规格(10-34#)以及不同材质的针头（如不锈钢针头、聚四氟乙烯PTFE、PP针头等）以及特殊针头（弯曲针头，气泡捕获法时用（For Captive bubble method）

（3）可用于常规接触角测值，也可用于超疏水、高粘度等特殊样品的进样、液滴转移等。

四、世界的功能更强大、自动化程序更高、界面更人性化的界面化学分析系统CAST?3.0

技术的基于阿莎（ADSA、轴对称液滴轮廓分析法）的真实液滴法（RealDrop?）分析技术。

1、应用更为广泛

可用于测试停滴法（Sessile drop）和气泡捕获法（ Captive bubble）时的表面/界面张力值以及接触角值，也可用于分析悬滴法（pendant drop）时的液－气和液－液体系的表面/界面张力值。

2、测值精度更高

（1）区别于选面法（Select plane）技术条件下的Young-laplace拟合技术，真实液滴法（RealDrop?）无经验值标定，采用AFLI技术以及第四代真实液滴法技术，测值精度更高。

（3）液-气和液-液界面张力测试系统，我们为您*提供基于Bashford-Adams表、龙格库拉方程解法的两种方法的Young-Laplace方程拟合法，可用于振荡滴测试以及中高粘度样品表面张力测值和表面活性剂动态表面/界面张力测值、振荡滴(oscillating drop)测试。

3、更强大的分析测试功能

（1）6种分析液滴形态：

停滴（2、3态）、悬滴、气泡虏获法、插板法以及振荡滴法，多种液滴形态均可适用；

（2）7种计算接触角方法、约20种曲线拟合技术：

提供θ/2法、圆拟合法、椭圆拟合法、真实液滴法、Spline曲线拟合法、Young-laplace方程拟合法（第四代技术）、曲线尺法（切线法）等，适用于分析动态/静态接触角值。

其中，采用诸如Circle、Spline、Gaussian、Power等20种曲线拟合技术的曲线尺法，为您：

－ 分析前进/后退角，滚动角值；

－ 分析不规则角度值；

提供了可能。

（3）12种表面自由能估算模型，在估算固体材料表面自由能及其分量有了更多的选择：

提供如Equation of State ( Neumann et al. )、Good-Girifalco、Owen-Wendt-Rabel、Simple Fowkes、Extended Fowkes、WU法1-2、Schultz法1-2、Acid-base(Van OSS & Good)、Jhu、Zizman临界表面张力法等共12种表面自由能估算方法，不但能分析低能固体表面，也能分析高能固体表面，以及他们的分布（色散力、极性力、氢键值、路易斯酸碱等）。

（4）固体材料可润湿性包络图（Wetting Behavior Analysis / wetting envelopes，WBA）技术可以轻松分析液体表面能分量组成以及液体在固体材料表面上的润湿和铺展特性等。

分析图：高能固体材料表面分析

（5）录相功能，可将测值过程录相为AVI格式，以供使用。

（6）强大的Rod、Thread以及板法界面张力和接触角测试技术，可用于分析单纤维的接触角值。

4、更加全自动、人性化、高精度的功能设计

（1）标准化的视频工作模式，兼容性更好。

标准化的视频工作模式设计，可实现多种接触角仪主机系统的无缝升级，可应用于世界多种接触角分析仪主机系统，让你充分享受CAST?3.0软件技术带来的便利性。

（2）实时图像分析技术

可自动分析基于时间变化的界面张力/接触角/体积/润湿线等，且图像与数据一一对应，可重复调出测试图像进行二次数据分析。

（3）自动水平线（Base line）技术，曲面修正技术

可用于分析下凹面或上凸面接触角值；且，提供基于整圆曲线拟合以及单边任意形状曲线拟合技术的曲面校正方法，操作更方便，测值更。            

（4）“双软件触发技术”，可以分析各种复杂的动/静态接触角值：

CAST?3.0的双软件触发技术，可以用于分析简单的静态接触角，也可以分析前进/后退角，滚动角，随时间变化（标准版本为25张/秒，可选购更高速度的相机）的接触角值，更可以分析诸如粉体、纤维、纸张、人造骨膜等吸水性物质的零时间点接触角值。应用范围更广，测值更。

（5）更为人性化的操作界面：

－ CAST3.0采用新一代向导式操作界面，每项操作的设置均由后台自动完成，你只要按“上一步”或“下一步”，根据软件的提示，就可以将复杂的接触角、表面自由能分析等交与我们的软件工作了，结合我们多达140页左右的详细操作手册，无需更多的培训，你就可以轻松上阵了。

－ 基于Unicode技术的软件界面设计，全中文操作界面，让你使用更为方便。

（6）全自动分析接触角值、粘附功、表面自由能值：

－ 真正的全自动：你只要按测试，软件自动将图像捕获、接触角计算、保存数据以及实时显示测值数据等各分步动作完成，而无须人工干涉；

－ 双击人工修改，即可方便分析图像进行测试数据的调整并保留调整记录，以避免自动测值误差的存在。

－ 实时显示诸如左右接触角值、平均接触角值、粘附功值、低能表面一液法表面自由能（Equation of state）估算值等有用数据，而无须另行特别计算。

（7）强大的数据库管理功能

－ 强大的液体库数据

提供多达300种液体、800个液体表面张力及其分量数据，可以直接作为参考数据引用，也可以更快捷的分析固体表面能及其分量。

－ 强大的测值数据库管理功能，可以更方便的保存数据以及查询、导出数据：

－ 基于Access数据库管理系统，为您提供强大的：

实时保存测值数据并建立索引；测试数据与图片一一对应，选中数据项时，对应图片自动显示出来；历史数据查询功能；历史数据人工修改功能；历史数据备份、导入功能；数据库压缩功能等。测值数据可导出功能，提升数据的可用性；

－ 所有测值数据可以导出为EXCEL文档以及BMP标准格式图片文件，以方便您将数据写入各种科学文章和测试报告中去。

5、全系列、全功能软件模块，满足影像法界面化学分析需求

CAST?3.0界面化学分析软件由不同的模块（Software Module）组成：

（1）SM01接触角测试模块（ADSA－SD）：

软件主模块，具有视频捕捉、录相、视觉图像分析处理、曲线拟合数学算法、数据库管理等核心功能；可用于测试停滴法（sessile drop）或气泡捕获法（Captive bubble）等静态接触角和界面张力值，也可用于分析前进角/后退角/滚动角/平衡接触角/热力学本征接触角等。

（2）SM02悬滴法界面张力测试模块（ADSA－PD）：

－基于Young-laplace方程拟合技术的阿莎（ADSA）表面张力/界面张力测试模块；拥有Bashford-Adams(BA)表法以及ADSA－PD两种分析方法；

可选购Select plane & Young-laplace拟合技术（包括Andreas-Princeton、Springer、Huh、Lin、－Hansen、等5种算法）；根据液－液界面张力分析液体的表面张力及其组成（色散力、极性力、氢键值等）（本功能需定制）。

（3）SM03表面自由能及润湿性分析模块（SFE&WBA ）；

用于分析固体表面自由能以及润湿包络图/可润湿性分析（Wetting Behavior Analysis / wetting envelopes）

（4）SM04大滴法超低界面张力测试模块（ADSA－CSD）；

通过停在倒角锐化边缘的大停滴（Max sessile drop），分析具有低界面张力值（如肺表面活性剂）的表面张力值以及随时间变化性质。

（5）SM05单纤维接触角分析模块（ADSA－SF）；

采用液宽高法（Max Length–Height method），测试包裹液滴时的纤维接触角值。

（6）SM06界面流变分析模块（ADSA－IR）；

界面流变(interfacial rheology)性质以及界面弹性系数(surface viscotity & elasticity)、界面吸附以及弛豫分析（adsorption & relaxation study）、毛细管静压值（hydrostatic pressure）等

（7）SM07电润湿分析模块（ADSA－E）；

测试电场条件下的接触角变化值；

（8）SM08顶视法接触角测试模块（ADSA－D）；

技术的顶视条件下接触角测值技术，可用于大样品测值。

（9）SM09无顶点液体轮廓分析模块（ADSA－NA）；

可采用Young-Laplace拟合技术，分析非轴对称以及前进/后退角。

（10）SM10动态液滴弹跳能量分析模块（ADSA－HS）；

分析吸附或未吸附于固体表面的液滴的能量变化。

（11）SM11 Young-laplace 轮廓法界面化学分析模块（ADSA－LMP / lamella & menisci profile analysis by young-laplace equation fitting method）等等。

可根据用户需求，定制基于Young-Laplace拟合算法的各种lamella & menisci轮廓曲线如液桥等，分析界面张力值

五、装备为齐全的配件库

1、环境条件配件库（压力、温度、湿度条件）

（1）温度控制装置：

包括（1）样品温度控制（2）测试液体温度控制；

这是两个温度控制系统，分别控制液体以及固体样品的温  

度。可单独采购，也可以同时采购。

固体样品温度控制方式可选以下两种温度控制方式之一：

－ 恒温水槽控制：0-95℃，温度*.1℃；

－ 半导体加热制冷：5-85℃,温度*.5℃；

－ 特殊温度加热系统：如200℃、400℃温度控制要求可与我们确认。

液体温度控制方式建议采用恒温水槽的方式。

（2）高温接触角测试：高实现1400、1700、1800、2000℃接触角测试；定制产品，需支付定金。

（3）真空环境装置：实现真空或不同气体环境下接触角测试；定制产品，需支付定金。

（4）样品槽：有效控制样品的晃动以及温度、光线等影响；定制产品，需支付定金。

（5）高温界面张力测试：熔化的固体材料与空气的界面张力测试，采用悬滴法或停滴法界面张力分析技术。定制产品，需支付定金。

（6）高压高温平品槽：10MPa、35MPa、70Mpa压力范围供选、200度温度加热范围，蓝宝石观察窗户；

（7）恒温恒湿条件样品槽：可实现恒定湿度与温度的控制。

2、全系列样品台、夹具、样品槽库

（1）晶圆Wafer测试平台：提供6’(φ150mm)、8’ (φ200mm)、12’ (φ300mm)各种规格wafer测试平台；

（2）印刷PCB板测试平台：100*250mm 于测试PCB

（3）电润湿测试平台：可测试通电情况下，接触角变化；(需采购ADSA－E软件模块)

（4）各种用途夹具，如纤维、粉末样品槽、固定手（脚）槽、圆柱固定槽、薄膜、纸张夹具等等，特殊夹具可定制。

（5）各种规格大小以及可耐高温光学石英玻璃样品槽，包括各种尺寸如100*120*36、46*36*47、60*32等，可用于三相体系界面化学分析以及大气泡法界面张力测值。

3、全系列进样系统、进样器与针头

（1）25uL、100uL、500uL、1000uL高精度微量进样器

（2）聚四氟乙烯针头、不锈钢针头（各种直径）、塑料针头、弯曲针头等

（3）各种规格进样控制系统：提供注射泵、蠕动泵、微升进样系统、纳升（10nL）进样系统以及皮升（低5pL）进样系统。

4、振荡/扩张滴(oscillating drop ODM/ expanding drop EDM)测试模块

（1）采用的高频振荡器以及美国科诺设计的闭环式振荡控制系统，控制精度更高、控制方式更为灵活，可根据客户需求选购不同振荡频率和振荡幅度的振荡器。

（2）进样针管可选：0.5uL、1uL、5uL、15uL、100uL、500uL、1000uL等。

（3）振荡波形包括：正弧波、余弧波、三角波、线性波、锯齿波等，频率在2KHz以内不衰减、不失真。

5、各种规格标定板

提供计量认证的圆拟合法、Young-laplace拟合法（悬滴、停滴）标定板。

接触角及界面张力仪技术参数

以下标注“*”的为各型号主要区别之处。

特别声明：

1、以上图片资料以及技术参数因设计而进行的更改，不再另行通知，以确认的产品资料为准。　　　　　

2、本公司保留一切权利。