如何校準與標定視頻光學接觸角測量儀

視頻光學接觸角測量儀由于采用了顯微鏡頭，因而其分辨率均已經達到了微米級（um）。而且，的視頻光學接觸角測量儀由于采用了Young-Laplace方程擬合技術，因而可以用來測試液/氣或液/液表面張力或界面張力值。因而如何有效的標定或校準視頻光學接觸角測量儀成為了選購或判斷該儀器精度的關鍵。

1、視頻光學接觸角測量儀的光學結構特性要求對接觸角測試提供一個更為的校準和標定工具。

由于視頻光學接觸角測量儀的結構除在頂視法外，均為側視法，即背景光在被測物的一側，另一側為鏡頭與相機。（頂視法接觸角測試系統采用的軟件算法為ADSA－D，Young-Laplace方程擬合技術，具體參考A.W.Neumann相關文獻）。因而，從光學原理來講，此時的攝像技術為背光拍照，因而也可稱為輪廓成像技術。目前，較為流行的光學成像系統除了美國科諾采用了的石英玻璃柔光板外，其他均是普通的如有機玻璃柔光技術，光的均勻度一般。在鏡頭上均是采用Navitar公司工業連續變倍顯微鏡而非的輪廓鏡頭。事實上，從光學成像的精度而言，美國科諾*提供了基于平行光光路設計的C60系列是視頻光學接觸角測量儀的者。因為，視頻光學接觸角測量儀采用了世界的平行光背景光源以及平行光鏡頭，在攝像機上采用了世界的USB3.0彩色高速攝像機（160－3300幀/秒）。而平行光路的設計加上精密的背景光、相機、樣品臺三位一體的水平調整功能，可以大大提升接觸角及光學法表面張力和界面張力測值的精度。從這個意義上來講，C60系列是一個已經研制成功的視頻光學接觸角測量儀。

2、目前市售標定板或分劃板或針頭標定法滿足接觸角測試的高、高精度的要求。

目前市場上銷售的標定板均是采用分劃板的方式或在玻璃上光刻不同角度接觸角值的標定板。此類標定板均是2D平面模式。而事實上，像接觸角測試這樣的特殊光路，如果是平面2D標定板會出現樣品擺放傾斜度（前后、左右等多維）影響，而導致標定失敗，精度一般。在測試表面張力或界面張力值時，美國科諾原有技術則以采用千分尺去測量針頭的直徑來作標定。雖然解決了一個維度里的精度，但無法解決針頭傾斜所帶來的精度誤差。

根據如上問題，雖然有美國科諾C60系列平行光光路設計的的高精密視頻光學接觸角測量儀，但是，一個滿足3D條件下輪廓標定的標定物是我們提升測值精度的關鍵。

1、美國科諾可為用戶提供為的技術的3D模型接觸角校準工具。

2015年5月，美國科諾授權上海梭倫信息科技有限公司在中國申請了，號ZL201520285636.5，名稱《一種用于視頻光學接觸角測量儀的校準工具》中，提出了一種目前為科學的接觸角標定方法及工具。采用平面切割陶瓷或鋼球的方法來標定接觸角值。具體實施方法為，（1）先通過微分測量尺計算一個球冠的接觸角值。通過升高球露出平面，并使用該校準工具上的千分測量尺測出高度，再采用簡單的幾何公式計算出該已經直徑值的球露出高度的接觸角值。（2）再通過接觸角測試軟件，測量該球冠的接觸角值。（3）對比兩個球的接觸角值誤差值，判斷得出該接觸角儀的精度。采用陶瓷球的精度為0.13um，采用不銹鋼球的精度為1um。

2、美國科諾可為用戶提供為的標定工具套件。

特別在校準界面張力測量值時，我們采用了紅寶石球及紅寶石圓柱，精度均可達0.13um。

（1）紅寶石球柱精度0.13um，柱直徑1，1.5, 2, 三種規格，25℃時膨脹系數為4.5*10^-6/℃。同時可提供精度為0.01mm的鎢鋼標定柱。紅寶石球柱的形狀如下：

（2）紅寶石球柱精度0.13um，球直徑1,2,3,4,5五種規格，25℃時膨脹系數為4.5*10^-6/℃。紅寶石球與柱形的安裝孔直徑為0.5mm。柱形上側即可一個球冠。該球冠因而也可作為接觸角值校準工具。紅寶石球標定工具形狀如下：

采用紅寶石球后，接觸角校準值主流儀器廠商的值如下所示：

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美國科諾為您、高精度測試接觸角及界面張力、表面張力添“色”。

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