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「水滴角測(cè)量?jī)x」水滴角測(cè)試儀的基本原理是什么?

2018-12-29 17:16:38

目前市場(chǎng)上有很多自稱是“水滴角測(cè)量?jī)x”的分析儀器,通常這些儀器是將臥式顯微鏡或平整度分析儀增加一個(gè)進(jìn)液裝置后,再采用簡(jiǎn)單的量角度軟件(如圓擬合分析工具、橢圓擬合分析工具)進(jìn)行測(cè)量。通過如上描述,用戶就會(huì)明顯看出,這樣的儀器只能是基于顯微鏡的一個(gè)量測(cè)二維條件下的水滴輪廓的角度的工具而已。

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水滴角值是表征固體材料物理化學(xué)性質(zhì)值,這個(gè)值屬于物理化學(xué)領(lǐng)域。且由于如下固體材料客觀存在的原因:
(1)表面粗糙度:導(dǎo)致各視角條件下角度可能有不同;
(2)化學(xué)多樣性:比如生銹的鐵銹位置與沒有生銹的位置,膜表面的不均勻;

(3)異構(gòu)性:表面的晶體生長(zhǎng)方向、如水稻葉表面一張的經(jīng)緯方向不同等。

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造成了客觀存在的側(cè)視條件下測(cè)試水滴角值時(shí)在三維角度下易形成的左、右、前、后各位置的不同接觸角值的變化。
舉例而言,晶圓表面蝕刻后形成的納米級(jí)的結(jié)構(gòu)易造成不同視角下的接觸角不同;液晶防指紋效果中表面鍍膜不均勻造成的角度變化;PCB板滴液時(shí)水滴橫跨了銅片和樹脂基板等造成角度變化等;等離子清洗后沒有清洗干凈造成一滴水滴左、右也存在角度變化等等。
這些均事實(shí)上對(duì)水滴角的測(cè)量提出了非常高的要求,因而,也不是7000元左右的臥式顯微鏡或平整度分析儀改制而來的國(guó)產(chǎn)的或一些進(jìn)口“接觸角測(cè)量?jī)x”廠商所認(rèn)為的這么簡(jiǎn)單。不深究水滴角測(cè)試儀、預(yù)算有限的用戶很容易被這些銷售人員以各種方法所所利誘。
對(duì)于如上因素綜合作用下的水滴角測(cè)量而言,其基本的原理應(yīng)為:

(1)綜合考慮重力、表面張力、接觸角并進(jìn)而分析出相應(yīng)的角度值;

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(2)能夠分析3D條件下或精準(zhǔn)判斷左、右角度值的變化。
對(duì)于如上第一個(gè)條件,20世紀(jì)90年代的A.W.Neumann教授團(tuán)隊(duì)提出的用于測(cè)量表面張力或界面張力值的Young-Laplace方程擬合技術(shù)可以解決。但是對(duì)于第二個(gè)條件,Young-Laplace方程的軸對(duì)稱假設(shè)使得其無法滿足要求。
近年來,上海梭倫作為美國(guó)科諾的戰(zhàn)略投資公司創(chuàng)造性的提出了阿莎算法(ADSA-RealDrop),基于Young-Laplace方程并進(jìn)行升級(jí),實(shí)現(xiàn)了3D接觸角值的測(cè)量,將水滴角測(cè)量?jī)x真正提升至可真正分析固體材料復(fù)雜的非軸對(duì)稱的接觸角測(cè)值階段。「接觸角測(cè)量?jī)x」接觸角測(cè)量?jī)x是用于測(cè)試分析并表征固體材料表面的基礎(chǔ)儀器
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