光學法界面張力儀

產品介紹

C60系列光學法界面張力儀是一種影像分析系統，為基于光學影像法原理測試界面化學性質（如表面張力、接觸角、界面張力等）的系統。通過分析各種基于液－氣、液－液或液－固、液－液－固等兩相或三相界面化學體系形成的液體（Drop）或氣泡（Bubble）的外形輪廓（Drop shape or lamella contour profile），可以用于分析諸如表面張力及其分量（色散力、極性力）、界面張力、固體表面自由能及其分量（色散力、極性力、氫鍵力、Lewis酸堿力等）、界面流變(interfacial rheology)及粘彈指數（Interfacial Viscosity）、粘附功、潤濕線、潤濕行為（Wetting Behavior）等重要界面化學表征指標，用于表征、分析、推測或描述如鋪展、潤濕、粘附、吸收、競爭、滲透、增溶以及表面各相異性等各種重要的界面化學屬性，可應用于新材料研究（仿生超疏水或超親水材料）、質量控制QC（表面清潔度分析）等學術研究、研發的科學家以及生產制造的人員……

C60系列影像分析系統基于模塊化的設計理念，可為客戶提供多達幾萬種不同的組合形式，是您進行界面化學研究并對控制精度有較高要求的儀器。儀器整機由精密光學機械結構、光學成像系統、精密滴定系統以及級的界面化學分析軟件CAST3.0組成。作為標準配置，C60系列光學法界面張力儀提供了的輪廓鏡頭以及背景光源、高速攝像系統（87－340幀/秒）以及采用了精度的精密定位平臺（precision positioning stages），結合世界的基于ADSA核心技術的CAST3.0分析軟件，為您打造的研究利器。

注：CAST?3.0界面化學分析軟件由不同的模塊（Software Module）組成。視選購的軟件模塊在功能實現上存在區別。

Measuring method

懸滴法（Pendant DropMethod）	停滴法（Sessile DropMethod）	氣泡捕獲法（Captive DropMethod）	前進后退角（Advancing/RecedingContact Angle）	滾動角（Roll-off Angle）	表面自由能（Surface FreeEnergy ）
接觸角滯后（Contact AngleHysteresis ）	可潤濕性分析（Wetting Envelopes）	纖維接觸角（Fiber ContactAngle ）	Lamella &Menisci ProfileAnalysis Method	臨界膠束濃度（CMC ）	界面流變（Interfacial Rheology & Oscillating /Expanding Drop）

測試原理

本系統通過攝錄下單張或基于時間變化的多張液滴（Drop）或氣泡（Bubble）的圖像，采用亞像素級的圖像識別技術分析所捕捉到的圖像中的關鍵信息如圖像邊緣等，利用有限的如密度、重力加速度、時間等參數，通過復雜的數學分析模型（如圓、橢圓、多項式、插值曲線，特別是Young-laplace方程曲線擬合），將液滴輪廓邊緣曲線與數學模型分析得出的的理論曲線通過特殊圖像曲線擬合技術進行優化分析，進而得出如液－氣表面張力值、液－液界面張力值、固－氣接觸角值、液－液－固三相體系接觸角值等物理化學參數。

我們團隊的核心技術正是在于通過近30年的努力，將Young-laplace方程曲線（ADSA技術）的擬合技術充分應用到界面化學性質的分析中來。

Main Measurement

應用本測試系統得到如下界面化學指標：

→ 表面張力（Surface tension）：溫度、濃度組成、時間、壓力、電場等條件下的變化值；

→ 可測試液相（如純液、混合相液體、熔體等）與氣相的表面張力，特別是懸滴法（Pendant drop method）和停滴法（Sessile drop method）對于如（1）膠水、聚合物、樹脂等粘度比較高；（2）以及金屬、煤等需要高溫加熱；（3）采油行業井下高溫高壓作業環境條件模擬等，具有明顯優勢。

→ 界面張力（Interface tension）：可用于分析不相溶液－液兩相界面張力值

→ 臨界膠束濃度分析（CMC）

→ 固體表面自由能分析（Surface free energy）以及分量（色散力、極性力、氫鍵力、Lewis酸堿力等）

→ 潤濕行為分析（Wetting Behavior Analysis, wetting envelopes）

動態接觸角（Dynamic contact angle）以及接觸角滯后性分析（Contact angle hysteresis），包括：前進角（advancing contact angle）、后退角（receding contact angle）、滾動角（roll-off angle）以及本征接觸角（thermodynamic intrinsic contact angle）、平衡接觸角（equilibrium contact angle）；

鋪展/吸附過程分析如鋪展面積/直徑、液體吸收體積、接觸角、潤濕線等隨時間變化的量；

→ 界面流變(interfacial rheology)性質以及界面彈性系數(surface elasticity)、界面張力弛豫方法（relaxation study）、毛細管靜壓值（hydrostatic pressure）等；

符合標準

→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

應用范圍

1, 應用方向：

新表面表征、表面純度測試、固體表面處理評價、液體配方設計、表面清潔度分析、固液體之間或固體黏附特性研究、表面印刷性能的表征、玻璃、塑料或金屬等固體表面浸潤性研究、分析表面改性等等.

2, 應用領域：

可用于如下領域的基礎研究、應用新方法、產品設計以及品質控制等：

技術特點：

一、更穩定、控制更平穩、結構更優化的機械結構及控制系統

1、真正精密定位平臺：

（1）真正擁有精密定位平臺（precision positioning stages）研制能力，并將本能力應用于界面化學分析儀器領域的公司；

（2）更的知識與能力：

（3）擁有媲美歐美任何精密定位平臺研制廠家的知識與研制能力，了機械控制部分的化水平、穩定性以及操作方便性等；      

2、一體化設計，結構更為緊湊與優化：

（1）優化的整體系統設計：

（2）所有的部件的組合均由幾十年經驗的機械結構工程師根據精密光學成像測試需求而進行了化優化，從而有效的避免機械結構的兼容性而導致的結構復雜化以及外觀的美觀。

（3）協調性更好的機械結構：

提供多達10維（2XYZ+旋轉+3水平調整）的機械結構設計，有效地控制樣品臺、攝像系統、滴液滴定系統的協調性。

整機一體化設計，主機采用別航空鋁制成，在牢固的基礎上了整機的輕便性。

3、更穩定、更多樣化的機械結構及控制系統設計

（1）更平穩運行的固體樣品操作臺及控制系統

- 采用了世界的線性滑塊導軌技術（Linear Guides）以及精密研磨絲桿(Screw)技術，了更大的運行范圍、更平穩的行進、更的液滴定位；

- 樣品臺控制系統設計精度手動時可達到0.01mm，通過軟件控制時，控制精度均可達到0.5um，分辨率可達0.007um；

- 升降控制中引入了采用交叉滾珠導軌和千分頭技術精密升降臺技術（precision vertical travel positioner），有效地了水平線控制以及固體樣品面的觀察，也了樣品臺的負重能力（5kg左右）。

（2）操控更方便、定位更的液滴焦距與位置控制系統

- 采用千分頭（Micrometer）以及精密交叉滾珠導軌(Crossed-Roller Bearins)技術的兩維精密定位臺，了運行的平滑性、減少空回以及更高的位置控制精度和焦距調整精度。

- 固定焦距式機械結構，結合精密調整架，可以更方便更的找得焦距并捕獲清晰的圖像。

更為和平穩的液滴轉移控制部件

- 微距離針頭移動與調焦控制系統，液滴轉移操作更為，更方便，特別適用于超疏水材料測試時的液滴在針頭與固體材料間的轉移控制；

- 結合的超細針頭以及聚四氟乙烯（PTFE）針頭，更易于完成小液滴（5uL以內）轉移操作。

4、更為的動態接觸角（滾動角）控制機械結構

（1）采用更為的旋轉定位平臺（Rotation positioning stage）結構設計，無回程、間隔幾乎為零，從而了滾動過程的振動、平穩運行以及更為的角度控制（手動時精度可達0.1°，自定時精度可達0.01°，分辨率可高達0.0001°）。

（2）整體式滾動平臺設計，樣品與鏡頭一起旋轉，更有利于樣品觀測過程中的中心點保持，沒有整機擺動的費力，也沒有僅僅部分部件旋轉的控制不方便，為您更地分析滾動角（Roll off angle）帶來可能。

（3）通過簡單的更換內部轉臺（選配件），也可讓鏡頭不轉動而樣品臺旋轉。

（4）固體樣品水平以及鏡頭（光源）角度調整機械結構

（5）多達4處水平調整系統設計：

在整機水平和鏡頭水平調整的基礎上，*提供進一步優化了的高精度兩維水平調整平臺（multi-axis tilt platform），了平整度較差樣品的水平線（base line）的查找。

（6）專有的兩維水平調整臺采用了千分頭結構，有效地了調整角度的精度；

（7）鏡頭俯仰角度以及光源角度（如需要）調整機構采用了高精度一維角度調整平臺，且使用高分辨率千分頭提高了角度的調整精度。

（8）軟硬件結合的雙重水平調整系統，為您更好的查找水平線提供可能。

機械水平調整結構結合可調亮度LED冷光源系統和CAST3.0軟件系統，為您更好的找得水平線（Base Line）提供了強有力的。同時，測控滾動角（Roll off Angle）、前進/后退角也更為方便。

5、進為方便、易用和人性化的控制系統

（1）自動控制系統采用步進電機，精度更高，運行更平衡；

（2）機械運動控制系統通訊接口采用USB2.0通訊接口，兼容性更好；

二、更清晰、更高速度、更的光學視覺成像系統

1、提供的高精度焦闌輪廓鏡頭

（1）6.5倍連續放大，0.7－4.5倍放大倍率；

（2）更清晰的液滴輪廓、更小的中間透光圈直徑；

（3）大景深,低畸變,高解析度；

（4）景深范圍內物像倍率不變；

（5）低畸變：通常<0.08%（全幅畫面）

（6）垂直成像時，無投影現象

輪廓鏡頭	普通鏡頭

2、提供的輪廓背景光技術

（1）更清晰的輪廓邊緣；

（2）更有利于亞像素極的邊緣查找技術的實現；

（3）更的液體輪廓（Drop shape）外觀尺寸；

（4）連續可調亮度LED冷光源技術，更長的壽命，無熱量散發，避免額外熱度所導致的小液滴揮發而影響測值過程；

（5）背景光更均勻，成像更清晰；

（6）短波長光線，更有利于液滴成像。

3、更清晰、速度更快的視覺成像系統

（1）標準配置87幀/秒（FPS / WVGA格式）－340FPS（GIF格式）高速攝像機；

（2）紫外（UV）過濾技術，更有利于提升液滴輪廓成像的清晰度；

（3）提供多種相機升級服務，包括高清（HD）、高速攝像（1萬幀/秒）各種攝像機（選購件）；

（4）標準配置相機的通訊接口為USB2.0，有效的提升了整機系統的兼容性；

衛生護墊吸水效果 750幀/秒高速攝像機攝像圖像序列

三、精度更高、控制更方便的進樣系統

1、控制精度更高、定量更的直頂式注射泵系統

（2）級的高精度注射泵系統，低液滴控制精度可達為0.002uL，可用于高精度重復定位進樣。

（3）直頂式結構設計，更易于樣品管的清洗以及更換，不易產生二次交叉污染；

（4）采用了精密研磨絲桿(Screw)以及線性導軌技術，運動控制精度更高；

（5）采用USB2.0通訊接口，了系統的兼容性更好。

2、多種進樣系統供選購，升級更方便

（1）根據用戶自己的需要，選購如邊進邊出型注射泵以及其他進樣方式，升級非常方便；

（2）提供多達8個進樣針的進樣系統，更有利于如表面自由能測值時多種液相進液需求；

（3）納升（nL）或皮升（pL）級進樣系統供選購（10nL、5pL、15pL、800pL等），用于單纖維接觸角測值以及半導體、芯片、微電子行業um級位置接觸角測值。

3、配備齊全的各種進樣器以及針頭供選購，滿足各種復雜的需求

（1）提供多達幾十種不同規格的進樣器，如不同體積（25uL、100ul、500uL、1000uL……）、不同材質（塑料進樣器、玻璃進樣器）以及不同品牌進樣器（KINO、Hamilton），以滿足各種不同需求；

（2）提供各種規格(10-34#)以及不同材質的針頭（如不銹鋼針頭、聚四氟乙烯PTFE、PP針頭等）以及特殊針頭（彎曲針頭，氣泡捕獲法時用（For Captive bubble method）

（3）可用于常規接觸角測值，也可用于超疏水、高粘度等特殊樣品的進樣、液滴轉移等。

四、世界的功能更強大、自動化程序更高、界面更人性化的界面化學分析系統CAST?3.0

技術的基于阿莎（ADSA、軸對稱液滴輪廓分析法）的真實液滴法（RealDrop?）分析技術。

1、應用更為廣泛

可用于測試停滴法（Sessile drop）和氣泡捕獲法（ Captive bubble）時的表面/界面張力值以及接觸角值，也可用于分析懸滴法（pendant drop）時的液－氣和液－液體系的表面/界面張力值。

2、測值精度更高

（1）區別于選面法（Select plane）技術條件下的Young-laplace擬合技術，真實液滴法（RealDrop?）無經驗值標定，采用AFLI技術以及第四代真實液滴法技術，測值精度更高。

（3）液-氣和液-液界面張力測試系統，我們為您*提供基于Bashford-Adams表、龍格庫拉方程解法的兩種方法的Young-Laplace方程擬合法，可用于振蕩滴測試以及中高粘度樣品表面張力測值和表面活性劑動態表面/界面張力測值、振蕩滴(oscillating drop)測試。

3、更強大的分析測試功能

（1）6種分析液滴形態：

停滴（2、3態）、懸滴、氣泡虜獲法、插板法以及振蕩滴法，多種液滴形態均可適用；

（2）7種計算接觸角方法、約20種曲線擬合技術：

提供θ/2法、圓擬合法、橢圓擬合法、真實液滴法、Spline曲線擬合法、Young-laplace方程擬合法（第四代技術）、曲線尺法（切線法）等，適用于分析動態/靜態接觸角值。

其中，采用諸如Circle、Spline、Gaussian、Power等20種曲線擬合技術的曲線尺法，為您：

－ 分析前進/后退角，滾動角值；

－ 分析不規則角度值；

提供了可能。

（3）12種表面自由能估算模型，在估算固體材料表面自由能及其分量有了更多的選擇：

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臨界表面張力法等共12種表面自由能估算方法，不但能分析低能固體表面，也能分析高能固體表面，以及他們的分布（色散力、極性力、氫鍵值、路易斯酸堿等）。

（4）固體材料可潤濕性包絡圖（Wetting Behavior Analysis / wetting envelopes，WBA）技術可以輕松分析液體表面能分量組成以及液體在固體材料表面上的潤濕和鋪展特性等。

分析圖：高能固體材料表面分析

（5）錄相功能，可將測值過程錄相為AVI格式，以供使用。

（6）強大的Rod、Thread以及板法界面張力和接觸角測試技術，可用于分析單纖維的接觸角值。

4、更加全自動、人性化、高精度的功能設計

（1）標準化的視頻工作模式，兼容性更好。

標準化的視頻工作模式設計，可實現多種接觸角儀主機系統的無縫升級，可應用于世界多種接觸角分析儀主機系統，讓你充分享受CAST?3.0軟件技術帶來的便利性。

（2）實時圖像分析技術

可自動分析基于時間變化的界面張力/接觸角/體積/潤濕線等，且圖像與數據一一對應，可重復調出測試圖像進行二次數據分析。

（3）自動水平線（Base line）技術，曲面修正技術

可用于分析下凹面或上凸面接觸角值；且，提供基于整圓曲線擬合以及單邊任意形狀曲線擬合技術的曲面校正方法，操作更方便，測值更。            

（4）“雙軟件觸發技術”，可以分析各種復雜的動/靜態接觸角值：

CAST?3.0的雙軟件觸發技術，可以用于分析簡單的靜態接觸角，也可以分析前進/后退角，滾動角，隨時間變化（標準版本為25張/秒，可選購更高速度的相機）的接觸角值，更可以分析諸如粉體、纖維、紙張、人造骨膜等吸水性物質的零時間點接觸角值。應用范圍更廣，測值更。

（5）更為人性化的操作界面：

－ CAST3.0采用新一代向導式操作界面，每項操作的設置均由后臺自動完成，你只要按“上一步”或“下一步”，根據軟件的提示，就可以將復雜的接觸角、表面自由能分析等交與我們的軟件工作了，結合我們多達140頁左右的詳細操作手冊，無需更多的培訓，你就可以輕松上陣了。

－ 基于Unicode技術的軟件界面設計，全中文操作界面，讓你使用更為方便。

（6）全自動分析接觸角值、粘附功、表面自由能值：

－ 真正的全自動：你只要按測試，軟件自動將圖像捕獲、接觸角計算、保存數據以及實時顯示測值數據等各分步動作完成，而無須人工干涉；

－ 雙擊人工修改，即可方便分析圖像進行測試數據的調整并保留調整記錄，以避免自動測值誤差的存在。

－ 實時顯示諸如左右接觸角值、平均接觸角值、粘附功值、低能表面一液法表面自由能（Equation of state）估算值等有用數據，而無須另行特別計算。

（7）強大的數據庫管理功能

－ 強大的液體庫數據

提供多達300種液體、800個液體表面張力及其分量數據，可以直接作為參考數據引用，也可以更快捷的分析固體表面能及其分量。

－ 強大的測值數據庫管理功能，可以更方便的保存數據以及查詢、導出數據：

－ 基于Access數據庫管理系統，為您提供強大的：

實時保存測值數據并建立索引；測試數據與圖片一一對應，選中數據項時，對應圖片自動顯示出來；歷史數據查詢功能；歷史數據人工修改功能；歷史數據備份、導入功能；數據庫壓縮功能等。測值數據可導出功能，提升數據的可用性；

－ 所有測值數據可以導出為EXCEL文檔以及BMP標準格式圖片文件，以方便您將數據寫入各種科學文章和測試報告中去。

5、全系列、全功能軟件模塊，滿足影像法界面化學分析需求

CAST?3.0界面化學分析軟件由不同的模塊（Software Module）組成：

（1）SM01接觸角測試模塊（ADSA－SD）：

軟件主模塊，具有視頻捕捉、錄相、視覺圖像分析處理、曲線擬合數學算法、數據庫管理等核心功能；可用于測試停滴法（sessile drop）或氣泡捕獲法（Captive bubble）等靜態接觸角和界面張力值，也可用于分析前進角/后退角/滾動角/平衡接觸角/熱力學本征接觸角等。

（2）SM02懸滴法界面張力測試模塊（ADSA－PD）：

－基于Young-laplace方程擬合技術的阿莎（ADSA）表面張力/界面張力測試模塊；擁有Bashford-Adams(BA)表法以及ADSA－PD兩種分析方法；

可選購Select plane & Young-laplace擬合技術（包括Andreas-Princeton、Springer、Huh、Lin、－Hansen、等5種算法）；根據液－液界面張力分析液體的表面張力及其組成（色散力、極性力、氫鍵值等）（本功能需定制）。

（3）SM03表面自由能及潤濕性分析模塊（SFE&WBA ）；

用于分析固體表面自由能以及潤濕包絡圖/可潤濕性分析（Wetting Behavior Analysis / wetting envelopes）

（4）SM04大滴法超低界面張力測試模塊（ADSA－CSD）；

通過停在倒角銳化邊緣的大停滴（Max sessile drop），分析具有低界面張力值（如肺表面活性劑）的表面張力值以及隨時間變化性質。

（5）SM05單纖維接觸角分析模塊（ADSA－SF）；

采用液寬高法（Max Length–Height method），測試包裹液滴時的纖維接觸角值。

（6）SM06界面流變分析模塊（ADSA－IR）；

界面流變(interfacial rheology)性質以及界面彈性系數(surface viscotity & elasticity)、界面吸附以及弛豫分析（adsorption & relaxation study）、毛細管靜壓值（hydrostatic pressure）等

（7）SM07電潤濕分析模塊（ADSA－E）；

測試電場條件下的接觸角變化值；

（8）SM08頂視法接觸角測試模塊（ADSA－D）；

技術的頂視條件下接觸角測值技術，可用于大樣品測值。

（9）SM09無頂點液體輪廓分析模塊（ADSA－NA）；

可采用Young-Laplace擬合技術，分析非軸對稱以及前進/后退角。

（10）SM10動態液滴彈跳能量分析模塊（ADSA－HS）；

分析吸附或未吸附于固體表面的液滴的能量變化。

（11）SM11 Young-laplace 輪廓法界面化學分析模塊（ADSA－LMP / lamella & menisci profile analysis by young-laplace equation fitting method）等等。

可根據用戶需求，定制基于Young-Laplace擬合算法的各種lamella & menisci輪廓曲線如液橋等，分析界面張力值

五、裝備為齊全的配件庫

1、環境條件配件庫（壓力、溫度、濕度條件）

（1）溫度控制裝置：

包括（1）樣品溫度控制（2）測試液體溫度控制；

這是兩個溫度控制系統，分別控制液體以及固體樣品的溫  

度?？蓡为毑少?，也可以同時采購。

固體樣品溫度控制方式可選以下兩種溫度控制方式之一：

－ 恒溫水槽控制：0-95℃，溫度*.1℃；

－ 半導體加熱制冷：5-85℃,溫度*.5℃；

－ 特殊溫度加熱系統：如200℃、400℃溫度控制要求可與我們確認。

液體溫度控制方式建議采用恒溫水槽的方式。

（2）高溫接觸角測試：高實現1400、1700、1800、2000℃接觸角測試；定制產品，需支付定金。

（3）真空環境裝置：實現真空或不同氣體環境下接觸角測試；定制產品，需支付定金。

（4）樣品槽：有效控制樣品的晃動以及溫度、光線等影響；定制產品，需支付定金。

（5）高溫界面張力測試：熔化的固體材料與空氣的界面張力測試，采用懸滴法或停滴法界面張力分析技術。定制產品，需支付定金。

（6）高壓高溫平品槽：10MPa、35MPa、70Mpa壓力范圍供選、200度溫度加熱范圍，藍寶石觀察窗戶；

（7）恒溫恒濕條件樣品槽：可實現恒定濕度與溫度的控制。

2、全系列樣品臺、夾具、樣品槽庫

（1）晶圓Wafer測試平臺：提供6’(φ150mm)、8’ (φ200mm)、12’ (φ300mm)各種規格wafer測試平臺；

（2）印刷PCB板測試平臺：100*250mm 于測試PCB

（3）電潤濕測試平臺：可測試通電情況下，接觸角變化；(需采購ADSA－E軟件模塊)

（4）各種用途夾具，如纖維、粉末樣品槽、固定手（腳）槽、圓柱固定槽、薄膜、紙張夾具等等，特殊夾具可定制。

（5）各種規格大小以及可耐高溫光學石英玻璃樣品槽，包括各種尺寸如100*120*36、46*36*47、60*32等，可用于三相體系界面化學分析以及大氣泡法界面張力測值。

3、全系列進樣系統、進樣器與針頭

（1）25uL、100uL、500uL、1000uL高精度微量進樣器

（2）聚四氟乙烯針頭、不銹鋼針頭（各種直徑）、塑料針頭、彎曲針頭等

（3）各種規格進樣控制系統：提供注射泵、蠕動泵、微升進樣系統、納升（10nL）進樣系統以及皮升（低5pL）進樣系統。

4、振蕩/擴張滴(oscillating drop ODM/ expanding drop EDM)測試模塊

（1）采用的高頻振蕩器以及美國科諾設計的閉環式振蕩控制系統，控制精度更高、控制方式更為靈活，可根據客戶需求選購不同振蕩頻率和振蕩幅度的振蕩器。

（2）進樣針管可選：0.5uL、1uL、5uL、15uL、100uL、500uL、1000uL等。

（3）振蕩波形包括：正弧波、余弧波、三角波、線性波、鋸齒波等，頻率在2KHz以內不衰減、不失真。

5、各種規格標定板

提供計量認證的圓擬合法、Young-laplace擬合法（懸滴、停滴）標定板。

接觸角及界面張力儀技術參數

以下標注“*”的為各型號主要區別之處。

特別聲明：

1、以上圖片資料以及技術參數因設計而進行的更改，不再另行通知，以確認的產品資料為準?！　　　　?/span>

2、本公司保留一切權利。