接触角测量仪OCA操作手册.docx
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接触角测量仪OCA操作手册.docx
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接触角测量仪OCA操作手册
OCA操作手册
Operatingmanual
DataPhysicsOCA
Version,English
Firmware-versionfrom,
Software-versionfrom
Release:
November1999
AllRights,alsooftranslationreserved.
Nopartofthisdocumentmaybereproducedinanyform(print,photocopy,microfilmoranyotherprocess)orbeprocessed,multipliedordistributedbyanyelectronicmeanswithoutthepriorwrittenapprovalofDataPhysics.ThisdoesnotaffecttheexceptionsexpresslystatedinЁ53,54UrhG.
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Text,graphicsandlayoutGerhard燤aier
PrintedinGermany
©Copyright2021byDataPhysicsInstrumentsGmbH,Filderstadt
®
isaregisteredtrademarkofDataPhysicsInstrumentsGmbH,Filderstadt
®IBMandIBM-PCareregisteredtrademarksofInternationalBusinessMachineCorporation
®MicrosoftandWindowsareregisteredtrademarksofMicrosoftCorporation
DataPhysicsInstrumentGmbH
Raiffeisenstra遝34
D-70794Filderstadt
phone++49(0)7
fax++49(0)7
目录
1.前言
1.1遵守条约
1.2安全警告
1.3详细安全提示
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测试方式和结果
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
水平调剂
3.3.2计量针、计量单元的安装
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(OCA5/10)
3.3.6电路连接
3.4运算机的设置
3.5软件的安装
4.操作说明
4.1操作概述
4.2OCA的利用
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测试程序和方式
5.2测量手册(OCA5/10)
5.2.1Tan方式
5.2.2SCA10,表面自由能的计算
5.3软件的利用
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
5.3.8液体的分派
5.3.9计算结果窗口
5.3.10表面自由能的计算
5.3.11液体基础数据库
6.保护
6.1概述
6.2仪器的清洗
6.3改换卤灯光源
7.技术数据
8.保证协议
9.附件部份
9.1所需的要紧电线
9.2其余部份
9.3高速系统OCAH200的设置
9.4可选附件部份
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
9.4.8WT200M/300M
9.4.9WT200E/300E
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利用方式。
在进行安装和测试前,务必认真阅读,若是有任何疑问,请及时有咱们联系。
1.2应用
光学接触角测量仪要紧用来进行研究、开发或产品的质量操纵,对物质的接触角、界面张力、表面能等进行测试和分析,要紧用于以下领域:
●涂料、金属表面涂层、塑料、造纸
●高性能合成材料的开发
●半导体材料、硅晶片、玻璃等表面干净度的确信
●化妆品和制药行业,例如乳霜或粉末表面性能的研究
●纺织材料
●用表面活性物质进行表面处置
●吸水性物质的吸附行为
1.3OCA系列产品装置
不管您要测试的样品为表面活性剂溶液、胶体溶液、熔融的金属或聚合物,OCA都能够通过不同的方式为您计算出样品的表面或界面张力。
咱们所提供的最先进的光学部件、最周密的结构和高分辨率的视频系统。
Fig.:
Sessiledropmethod
Fig.:
Pendantdropmethod
Fig.:
OpticalWilhelmy-plateandrod-/thread-method
测试方式和结果
OCA不仅能测试接触角,也能够测量液体的表面张力和界面张力和固体物质的表面自由能。
在Windows9x/NT环境下开发的软件,除标准的评判方式例如Owens-Wendt,Wu,Schultz,Zisman之外,还添加了一些新原理测试方式(Acid-Base,ExtendedFowkes,EquationofState)。
OCA所利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
所取得的测试结果为:
●静态接触角
●动态接触角
●表面和界面张力
●表面自由能
●表面自由能中色散力和极性力的散布
3.安装及调试
3.1概述
按要求打开所有包装,幸免内部仪器部件的任何损伤。
这些包装为OCA提供最佳爱惜,注意保留。
为仪器留出足够的空间,包括主机及其他附属设备(包括运算机、打印机等)。
第连续接主机电源线,并连接在有地线的电源插座内,该插座应具有熔融爱惜保险。
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、湿度和光线强度。
并幸免该实验室的温度、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
●尘埃较重
●太阳直射或强光照射
●除Dataphysics控温单元之外有其他热辐射
●有严峻电磁场(例如扬声器、马达等)
●液体或有侵蚀性的化学物质
仪器在安装调试前必需预热。
3.2检查发货清单
在打开包装之前,请检查仪器外包装是不是完好,然后清点仪器附件。
OCA主机包括:
●线性样品台大体模块,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
●用来连接运算机的高性能数字板
●主机电源线
●运算机电源线
●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——由用户自己选定)
●1—4个电动或手动注射单元
可选附件包括:
●SCA10软件(测量表面自由能)
●SCA20软件(操纵仪器、操纵接触角的测量进程)
●SCA21软件(表面自由能)
●SCA22软件(表面及界面张力)
●SCA23软件(吊片法)
●运算机系统
●斜板附件(手动或电动)
●wafer台(手动或电动)
●温度操纵单元
要运行SCA20~23等软件,您的运算机系统必需能没有障碍地运行Windows9x/NT系统。
Fig.:
Installationandpositionofthedosingbayandmultipledosingunit
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,该结构在发货时为拆卸分离状态。
在安装计量单元的支架时,第一拧开双侧的两个六角螺母(3号扳手),放在指定的位置,调剂支架的位置使铰链与底座凹槽吻合。
只有当您利用Wafer台时,将铰链调至专门指定的位置。
能够通过E处旋扭松开计量单元并调剂,在利用大样品或爱惜已经安装的针时会超级有效。
单计量单元的安装:
在计量单元的座上部拧开A处的螺丝,将单一计量单元的轴推入其中,放入垫圈并拧紧螺钉加以固定。
Fig.:
Installationofthedirectdosingunitwithamanualsyringe
多计量单元的安装:
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(利用双头换状扳手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,没必要做任何调整。
安装直接计量单元:
将计量单元安装在计量支架上,放上垫圈并拧紧固定。
Fig.:
Standardsamplestage
3.3.3安装水平样品台
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周密。
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。
●液体温度操纵室TFC100
●温度操纵单元TFC150
●电子温度操纵室TEC350
Fig.:
Dosingbaywithmanualsyringeunits
注射单元的安装
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
●注射单元的支架部份应向上开
●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1000µMl。
?
300mm长注射管。
Fig.:
Electronicsyringeunitfront/rearview
电动注射单元:
在OCA的双侧能够安装两个注射单元。
SCA20软件依照OCA上注射器的位置编号操纵4个注射单元。
●确信注射单元编号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)
电动注射单元精准的/并要求气压500-1000?
,300mm长注射器(1,4位置),400mm注射器在2,3位置。
OCA15只能利用单一直接计量系统(SD-D)。
在OCA15Plus系统,能够利用插座1而不用SD-D。
Fig.:
Installationofgoniometereyepiece
3.3.5目镜测角仪的安装
拧开镜头上部的螺丝A,将OCA五、OCA10的目镜测角仪插入后,拧紧螺丝固定。
Fig.:
Connectorsonstandardframegrabberboard
3.3.6连电
OCA系列仪器利用外部电源供电,将插座电线连接在仪器的DC-IN12V接口上。
(注意电源的接地爱惜)
将取线板的视频线与OCA的视频输出端VideoOUT连接。
若是运算机尚未安装取线板,请参阅取线板的安装。
可选附件Pt100将插头连入T1或T2。
标准电动注射单元不需额外的连线,直接插在OCA上。
当电动注射单元在直接计量单元上时,需要与光源室底部的五、6插孔连接。
运算机的设置
关于运算机系统及Windows9x或NT的安装,能够参照随机附上的资料。
Fig.:
IdentifyingPCI-slots
3.4.1取线板的安装
安装取线板的驱动程序在光盘中。
OCA视频系统必需与取线板连接,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软件和其它必要驱动程序的安装。
要安装SCA,必需已经安装了Windows9x或NT系统。
4操作指南
在以下的介绍中,您将学会如何预备和进行一次标准的测试。
测试结果与测试方式的选取和测试条件有关。
在表面化学的研究中,样品的干净度和液体的处置对结果有专门大的阻碍。
常规操作
在开始测试接触角前,请先确认以下几点:
Fig.:
Threewaterdropsonthesame,butdifferentprepared,solidsurface
●进行一系列测试的目的是什么
●样品要如何制备
●在测试进程中需要那些种测试液
●测量装置如何设置
样品的预备固体的表面或液体样品关于实验结果的准确性超级关键,因此除非需要测试不一样品之间的不同外,都必需确保利用相同的方式对样品进行处置。
关于固体样品,若是实验的结果作为参照平行实验,则需要用完全相同的方式预备样品。
测试液的预备在依据WORK原理测试固体的表面自由能时,需要选择适合的测试液体。
必需保证所用的测试液体可不能与固体样品发生反映、蚀刻或吸收。
在注射器中加入液体时,必需保证液体的清洁性,在利用表面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表面张力,尤其是水的表面张力。
注意任何微小的表面活性物质对固体表面的污染,都会降低液体的表面张力。
测试装置的设置实验装置的设置与安装关于实验结果的准确性和重复性有重要阻碍。
请关注以下提示:
●利用正确的样品台试配器(斜板、wafer台、温度操纵单元)
●光源的亮度
●注射器的选取
●测试液的粘性与所利用的计量管和注射针的内径是不是匹配
●注射针的外径与所选择的测试方式是不是匹配
●注射针与样品的位置是不是在视野范围内
●依据工作距离和放大率调整焦距
OCA的利用方式
样品台的位置
三个手轮能够在X、Y、Z方向调整样品台的位置。
Fig.:
Controlsforneedlepositioningwiththesingleandmultipledosingunit
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。
支架能够通过两个精细调剂旋扭在光轴的水平和垂直方向进行调整,针架在X轴方向不能移动。
针架在垂直方向能够做快速调整(直接计量单元没有快速调剂旋扭)。
它能够和温度操纵单元联合利用以调整测量的精准位置,在适宜的测试温度时快速进行测试。
光源的调整
通过光源后部的旋扭能够调剂光源的强弱。
为取得超级清楚的液滴图象,需要调整图象在屏幕上的满屏比例。
若是没有辨识到液滴的外型,软件不能检测到接触角。
因此“三相点”的亮度识别对仪器测试结果的阻碍超级重要。
Fig.:
Controlsofthezoomlens
CCD镜头的调整
操纵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,需要做如下的预备工作:
●将样品置于样品台上(只适用于座滴法)
●预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
独立测试方式
本章中描述的所有程序与测试方式之间完全独立。
与程序关联的测试方式将在其它章节中专门加以说明。
幸免有气泡混入计量单元中
Fig.:
ControlsofES
利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,将注射器警惕推入固定器中
●B键,上移活塞位置,直到针头处显现液滴为止
●D键,用固定器固定注射器的活塞
不要将固定器的螺钉旋入过紧,不然会挤碎注射器
注意针尖不能触及固体样品
手动测量(OCA5/10)
切线法
SCA10,表面自由能的计算
在SCA10软件中能够进行固体表面自由能的计算。
选择表格中提供的测试方式或相应的图标。
所给定的应用范围和范例只作为一样规则。
计算方法
所提供的信息
所需液体数
应用
Zisman
临界表面张力
2
非极性固体
PE、PTFE、石蜡
Fowkes
表面能的色散部分
1
非极性系统
PE、PTFE、石蜡
OWRK(Owens-Wendt-RabelandKaelble)
表面自由能的色散部分和极性部分
2
一般
聚合物、铝、涂层、清漆
ExtendedFowkes
表面自由能的色散部分、极性部分以及氢键力的分布
3
表面特性的特殊问题
聚合物、乳液
Wu(HarmonicMean)
表面自由能的色散力和极性力的分布
2(至少一种极性液体)
低能系统
有机溶液、聚合物、有机染料
酸碱理论
色散力,酸度
3
表面特性的特殊问题
生物系统
状态平衡理论
表面自由能
1
一般
聚合物、铝、涂层、清漆
Schultz1(PolarDropPhase)
表面自由能中色散力和极性力的分布
2
高能系统
金属、玻璃
Schultz2(PolarBulkPhase)
表面自由能中色散力和极性力的分布
2
高能系统
聚合物、铝、涂层、清漆
利用阅读点击能够选择液体数据资料
在选择框当选择测量接触角的液体,若是找不到适合的液体,也能够选择表面张力参数的种类。
测试液体种类的选取要紧依托所选择的测试方式。
只有当所有分析方式的参数都已知时才能够确信液体,也只有当这些液体能在结果窗口中随同所有的参数一路转换。
Fig.:
TabbeddialogPreferences
用软件进行测量
本章将详细描述如何利用SCA2x软件进行光学视频接触角的测量。
软件的选择
在开始测试前第一在选择框所提供的测试方式当选取一种。
在对话框中的装置操纵一栏,必然要选择与OCA连接的系列端口。
在选择的端口有效之前,要关闭SCA20并从头启动。
也能够选择OCA的温度读数窗口。
默许设置为COM1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。
☑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
☑座滴法三相点处的切线用红线表示
Fig.:
TabbeddialogSetMeasuringDropType
在图象尺寸选择以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时,能够选择七种液滴类型中的任何一种。
该步能够在计算之前进行(右击鼠标然后点击Droptype键),但如果是您利用动态跟踪功能,就必需预先设置液滴类型。
默许设置为标准SD法(座滴法)。
Fig.:
TabbeddialogCalculationOptions
在选择计算方式时能够选默许计算步骤。
☑在计算之前,第一进行校准(适用于悬滴法)。
校准图象的步骤也能够自动进行。
若是没有找到结果窗口,默许参考数值将被自动设定。
☑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,该方式将无效。
现在工具栏内的图标按键将有优先权。
☑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、表面及界面张力、液滴体积等)
选择默许计算方式:
由于悬滴法一样利用Laplace-Young方程,因此默许计算方式只适用于坐滴法。
座滴法也能够选择Circle-,Ellipse-,Laplace-Young或TangentLeaning等方式。
Laplace-Young法:
在对话框中,您能够选择一些专门的参数。
Fig.:
Extractedandsmoothedprofile
☑滑腻轮廓线在软件进行计算之前,该功能可以自动修正不规则的外型轮廓线。
☑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,则该功能没有效果。
☑平稳轮廓线可以做出对称的外型线,忽略液滴两侧的差异。
☑AR-优化该功能可以调整图象外型比例,但由于开启该功能后,每个画面将需要几秒针时间,所以不是必须的情况下一般不要选取。
☑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,则需选取该功能。
Fig.:
TabbeddialogImageProcessingSetting
图象设置在选取图象边缘的对话框中选择开始,定义相邻相素的对比度,确保能够检测出图象的边缘。
(白色=255,黑色=0)
Fig.:
TabbeddialogMovieControl—CameraParameters
电影操纵—摄相参数在对话框中设置摄像仪格式,OCA15和OCA20型号的仪器要选择CCIR-Standard,垂直扫描频率可自动设定。
Fig.:
TabbeddialogMovieControl—Recording
电影操纵—记录在对话框中可以选择摄影参数。
●概念每秒记录影象数
●记录时刻范围:
能够选择停止,也能够预先设定停止时刻(秒数或图片数)
●当前许诺的保留空间:
显示可用空间大小(RAM)
●限制最大成像速度
●是不是选择在记录进程中紧缩图象:
该功能需要您的运算机速度专门快,在拍照进程中保留紧缩图象,使您取得总的图象数量更多。
电影操纵—触发操纵在对话框中设置如何启动摄相功能。
电影操纵—播放设置播放参数。
☑选择循环播放后能够取得持续的图象。
也能够预设利用默许计算方式,在播放进程中自动进行计算。
播放进程中计算的开始和终止通过
键操纵。
电影操纵—Trigger可以设定开始记录时如何引发。
结果窗口—一样选项通常可以选取普通结果,并选择图象保留多长时间就自动保存。
在结果窗口也能够概念液滴时刻的时刻格式。
结果窗口—显示条款选择最终在结果设置窗口中需要显示的条目。
结果窗口—输出条款选择最终从结果窗口中输出的条目。
数据将被以ASCII格式保存。
Fig.:
TabbeddialogMo
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