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近段時(shí)間我們發(fā)現(xiàn)，在接觸角儀的選購過程中，通常因?yàn)閺S商與用戶信息的不對稱，而變得非常復(fù)雜。這種復(fù)雜性主要體現(xiàn)為，廠商的術(shù)語與用戶的理論知識(shí)的接合不上。

為了更一步明確接觸角選購中的各種關(guān)鍵問題，上海梭倫基于長年接觸角儀的經(jīng)驗(yàn)，提供以下一些信息，供廣大用戶參考。資料中如有任何不當(dāng)之處，請及時(shí)，以便我們作出改進(jìn)措施。同時(shí)，特別指出的是，以下所稱接觸角儀指普遍應(yīng)用的基于影像分析法的接觸角系統(tǒng)，其他的如稱重法的接觸角系統(tǒng)不在此列。

現(xiàn)在的接觸角儀通常分為如下4個(gè)部分組成：（1）主機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)；（2）進(jìn)液系統(tǒng)；（3）成像系統(tǒng)；（4）軟件系統(tǒng)。結(jié)合這4個(gè)體系進(jìn)行選購分析更有利于您把握技術(shù)要點(diǎn)。

一、化整為零，分項(xiàng)列明細(xì)，了解接觸角儀機(jī)械結(jié)構(gòu)

1、主機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體分析：

整體而言，設(shè)計(jì)的接觸角儀的主機(jī)的設(shè)計(jì)理念為模塊化的。這種模塊化會(huì)體現(xiàn)在：

（1）主機(jī)調(diào)整架的模塊化。

廠商會(huì)結(jié)合客戶的靜態(tài)接觸角測試、動(dòng)態(tài)接觸角測試、特殊應(yīng)用的不同而有不同的設(shè)計(jì)。

舉例而言，通常，德國kruss的DSA100系列接觸角儀或dataphysics的OCA系列接觸角儀，標(biāo)準(zhǔn)配置中，不會(huì)有動(dòng)態(tài)接觸角的如旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)。另外一個(gè)例子就是，通常一些儀器廠商會(huì)結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，為客戶設(shè)計(jì)了不同的型號，來滿足不同的需求，如JC2000C1、C2、C8等，以及OCA10、OCA15、OCA20、OCA30、OCA35。通過這樣的模塊化設(shè)計(jì)的型號來滿足用戶的不同需求。

     * 選購策略建議：

        A注意廠商是否用功能偷換概念：

有些國內(nèi)的代理商或國內(nèi)的廠商針對用戶了解不多而偷換概念。告訴用戶有這個(gè)功能，如告訴客戶有滾動(dòng)角功能。但事實(shí)上，不是這個(gè)型號的配置，需要另外加錢的。

        B一定要自己了解測試需求，然后選擇一項(xiàng)適用的儀器。有時(shí)您可能只需要簡單的功能而已，那為什么不考慮一下簡單的也有相當(dāng)精度的SL100型呢。只有1.5萬左右哦。進(jìn)口的同樣級別的為DM100（日本KYOWA產(chǎn)）。

         在自己無法把握時(shí)，與供應(yīng)商一起討論一下會(huì)更好。只要他夠，一定會(huì)給你明確指導(dǎo)意見的。

    （2）各模塊的設(shè)計(jì)理念應(yīng)充分理解每個(gè)模塊的應(yīng)用需求而制定。

         通常，廠家會(huì)在各模塊的設(shè)計(jì)上會(huì)給出一個(gè)、合理的配置，以滿足您的測試需求的。下面我們初步將各模塊的技術(shù)點(diǎn)羅列如下：

         *、樣品臺(tái)控制系統(tǒng)：要求有控制精度，穩(wěn)定性，并結(jié)合樣品尺寸而不同。

         第二、焦距控制系統(tǒng)：要求有合理性及高精度。

         第三、鏡頭控制系統(tǒng)：要求針對接觸角測試特點(diǎn)的特殊性。

         第四、滾動(dòng)控制系統(tǒng)：要求是否做到無中心點(diǎn)偏差！這個(gè)不是一些廠商僅加上一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)就能解決的。注意，國外可是整體旋轉(zhuǎn)哦？后者的優(yōu)點(diǎn)在哪里！想一下就知道了。但缺點(diǎn)也很明顯，太重了，有點(diǎn)點(diǎn)看上去笨哦，也搞復(fù)雜了。

         第五、重點(diǎn)提一下樣品臺(tái)：

         不是樣品臺(tái)越大越好！除非你的樣品是大樣品，如LCD液晶的水滴角測試，樣品不能切割后再測。否則，建議您考慮小樣品臺(tái)。理由為如果你的樣品不平整時(shí)怎么辦？會(huì)影響到測值。同時(shí)，小樣品臺(tái)加上夾具，更有利于取得平面。

    * 選購策略建議：

      A 多問問！這總不會(huì)錯(cuò)吧。這個(gè)非是問才弄明白的事情。

      B 實(shí)在問不出來？

找我們啊。我們給你一個(gè)表格，一項(xiàng)項(xiàng)對照上去不就得了。一些廠商總會(huì)顯露出問題的。事實(shí)上，一對比就發(fā)現(xiàn)，有的根本沒有這么多功能。雖然名詞上也叫接觸角儀。

      C 再次提醒您哦：不同的配置，不同的價(jià)格。價(jià)格低總會(huì)有理由的。現(xiàn)在成本都差不多的情況下，低價(jià)格時(shí)更應(yīng)多問！

      D 不要被廠商的僅僅一個(gè)可測滾動(dòng)角這樣的名詞騙了。了解清楚，看看老外怎么做的才行。

      E 重點(diǎn)注意的是：國產(chǎn)的大部分接觸角儀是靜態(tài)接觸角儀，軟件部分根本沒有動(dòng)態(tài)接觸角分析的功能，要這個(gè)滾動(dòng)角分析功能有何用？是浪費(fèi)！動(dòng)態(tài)接觸角分析功能是曲線尺的功能，CAST2.0*提供多達(dá)20種曲線尺技術(shù)。

     所以，我們的意見是：一定要問清楚各項(xiàng)的配置是怎樣的。如果您選購時(shí)實(shí)在搞不明白各項(xiàng)是哪些，你可以問我們要一個(gè)詳細(xì)的對比表格。我們的表格中會(huì)列明項(xiàng)目及功能的。

二、接觸角儀的進(jìn)液系統(tǒng)：非要把你弄明白

接觸角儀的進(jìn)液系統(tǒng)，是指液相水滴的進(jìn)液方式。通常，國外的廠商采用注射泵或微量進(jìn)樣器這兩種進(jìn)液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。在國內(nèi)，我們的廠商會(huì)多提供一種蠕動(dòng)泵技術(shù)。這三種技術(shù)是目前常用的進(jìn)液系統(tǒng)3種方式。

雖然這個(gè)系統(tǒng)看上去沒有什么不起眼的，但是，需要指出的是，進(jìn)液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)影響到如下2個(gè)方面：

1、動(dòng)態(tài)接觸角測試：

   動(dòng)態(tài)接觸角測試，特別是前進(jìn)/后退角測試中，需要采用注射泵技術(shù)或蠕動(dòng)泵技術(shù)，才可以形成平衡的進(jìn)液與吸液。如果采用微量進(jìn)樣器，測動(dòng)態(tài)接觸角時(shí)會(huì)很困難，主要體現(xiàn)為進(jìn)液不穩(wěn)定和手的抖動(dòng)影響液體的進(jìn)與吸。

2、進(jìn)多種液體的需求：

   如果您想進(jìn)液為有機(jī)溶劑或酸堿時(shí)，蠕動(dòng)泵的軟管會(huì)很困難。所以，蠕動(dòng)泵的應(yīng)用范圍非常有限，通常只建議用于進(jìn)液是水滴時(shí)采用，如果您測試的是如芯片、LCD、晶圓、PCB板、空調(diào)鋁箔的表面清潔度、親水角或水滴角用，你可以考慮。但如果是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室或研究院所或工廠研究固體表面的表面張力和其他表面工程的，不建議考慮。

* 選購策略建議：

A 采用何種進(jìn)液方式：

好的儀器設(shè)計(jì)基本均采用注射泵技術(shù)。分為手動(dòng)型或自動(dòng)型的注射泵。這樣應(yīng)用范圍更廣。

B是否認(rèn)證，精度是否真能達(dá)到，控制是否穩(wěn)定：

蠕動(dòng)泵技術(shù)手動(dòng)時(shí)，用于流量的控制是可以的，用于進(jìn)樣如微升級別的，是無法達(dá)到的。除非你的手感好到可以與高精度步進(jìn)電機(jī)一樣。蠕動(dòng)泵技術(shù)配合級的128分的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高精度的進(jìn)液。全自動(dòng)注射泵技術(shù)，注射泵技術(shù)通常使用鐵氟龍作為軟管，配合高精度步進(jìn)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)到0.0幾微升的高精度進(jìn)液。是國外應(yīng)用多的一項(xiàng)技術(shù)。手動(dòng)型的注射泵技術(shù)，配合玻璃制成的進(jìn)液器，具有國家計(jì)量認(rèn)證的MC認(rèn)證，精度也可達(dá)0.0幾微升，也可廣泛應(yīng)用。

    C 微量進(jìn)樣器，通常受人為因素影響，因而單獨(dú)使用只用于預(yù)算不足時(shí)才用。雖然如此，精度比手動(dòng)蠕動(dòng)泵稍好。畢竟有刻度顯示。

D成本考慮一下：

選購接觸角儀時(shí)，一定要考慮到進(jìn)液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我們建議考慮高精度注射泵技術(shù)。要知道一個(gè)手動(dòng)蠕動(dòng)泵只有非常便宜，而注射泵全自動(dòng)的需要15000元哦。手動(dòng)型的也要幾千元。

三、成像系統(tǒng)：這里都是名詞。

這部分系統(tǒng)多的是名詞，放大率（pix/mm）、工業(yè)級、水平解析度、低照度、USB、視頻捕捉卡等等。

我們提供以下4點(diǎn)供你參考：

1、視頻系統(tǒng)接口：

   現(xiàn)代技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了USB2.0或IEEE1394了。雖然1394比較好，但總要買一個(gè)1394捕捉卡（臺(tái)式機(jī)中通常沒有），增加成本且操作復(fù)雜。而USB2.0的優(yōu)勢相當(dāng)明顯，兼容性好，可以用于臺(tái)式機(jī)，也可以用于筆記本電腦，適應(yīng)性非常好。是你的*。

   當(dāng)然，國外的接觸角儀很多是視頻捕捉插卡的，這是因?yàn)樗麄兗夹g(shù)還沒有升級的原因。國內(nèi)的基本也是插卡的為主。特別要注意，有些廠商采購USB2.0是需要另外加費(fèi)用的。

2、放大率多少是個(gè)夠：

   這個(gè)取決你測試目的。通常，如果不是你非要進(jìn)液量超過10uL的話或小于0.1uL的話，我們建議您選購時(shí)選通常配置即可。實(shí)在不行，讓廠商提供一個(gè)原圖，看一下液滴的尺寸是否夠大就行了。

（1）不是說放大越大越好。太大了，會(huì)影響有時(shí)液滴拍不全哦。

（2）不管他提的放大率是什么東西。只要看一下原圖總就行了。

3、工業(yè)級相機(jī)：

   這個(gè)很關(guān)鍵。民用相機(jī)通常不能適用于分析。

4、背光系統(tǒng)：

       背景光一定要是可調(diào)亮度的LED冷光源，避免發(fā)熱的影響，同時(shí)，成像效果好！現(xiàn)在這個(gè)LED冷光源的名詞有點(diǎn)被盜用，有的根本不是這個(gè)技術(shù)的廠商也在用這個(gè)名詞。的辦法是，看光源的顏色，看是否可調(diào)亮度。真正的冷光源是什么顏色的問一下我們就知道了！

    總而言之，一句話，不被名詞騙倒！

    四、軟件系統(tǒng)：真正體現(xiàn)儀器廠商實(shí)力的地方。

基于CCD系統(tǒng)的影像法接觸角儀的核心技術(shù)為軟件分析功能。這些功能不僅包括了接觸角計(jì)算功能，還包括接觸角的應(yīng)用功能，如表面自由能估算、其他特殊應(yīng)用等。

結(jié)合CAST2.0技術(shù)，我們將選購注意點(diǎn)或被廠商容易蒙混的地方指分項(xiàng)列出如下：

1、接觸角計(jì)算方法與測值精度和測量范圍的關(guān)系：

   到目前為止，接觸角的計(jì)算辦法主要有5種，θ/2法、切線法、單圓擬合法、Young-Lapalace方程法、曲線尺法。具體各方法的優(yōu)缺點(diǎn)在我們的其他相關(guān)文章中已經(jīng)指出，請?jiān)敿?xì)閱讀。國內(nèi)的還有量高法這個(gè)說法，事實(shí)上，這個(gè)就是θ/2法。量角法就是用2條線是量角度，是早的方法，誤差很大?；静挥昧?。

   我們需要指出的有3點(diǎn)：

（1）因我們的儀器通常設(shè)計(jì)為小液滴進(jìn)液，所以，Young-Lapalace方程法因只適用于大液滴而被CAST2.0放棄。

（2）用于動(dòng)態(tài)接觸角分析只能是曲線尺法。這個(gè)方法的精度才能符合要求。國外也是曲線尺法中的一種方法。CAST2.0提供多達(dá)20種曲線尺功能。

（3）自動(dòng)分析法不是方法，是指接觸角測試過程中是否自動(dòng)找得敏感點(diǎn)的技術(shù)。這個(gè)與計(jì)算接觸角的方法無關(guān)，但會(huì)影響到接觸角測值。自動(dòng)分析方法不會(huì)提高精度，相對于曲線尺法只會(huì)降低精度。

（4）計(jì)算接觸角的精度與分辨的問題：

     這是一個(gè)被偷換概念多的地方，我們必須得指出來：

     *、接觸角的精度與分辨是兩個(gè)概念。不能把計(jì)算接觸角取兩位小數(shù)達(dá)0.01說成是測值精度。事實(shí)上，國內(nèi)代理商和一些不負(fù)責(zé)的廠商就是這么寫精度的。0.01只有算是一個(gè)分辨率的概念。

     第二、測值精度的問題：

     我們希望的寫法是什么方法達(dá)到什么精度。如θ/2法或WH法，標(biāo)準(zhǔn)里的精度計(jì)算是取決于你的接觸角角度大小而定。通常的精度為±1度。而不是隨便廠商寫多少就多少的。如果是量角法，就別提精度了。因?yàn)榱拷欠〞r(shí)切線受人為因素影響很大，如果寫精度的話，就體現(xiàn)出很不了。

     第三、接觸角儀測試精度取決于：

     A 圖像成像系統(tǒng)是否變形？

     B 水平線的取得是否？

     C 所采用的計(jì)算方法？

     從理論上講，曲線尺法可以提高測值精度。主要是因?yàn)檫@時(shí)是用一條曲線去描述整個(gè)液滴曲線在干什么。而不像θ/2有理論假設(shè)或Young-Lapalace方程有前提假設(shè)了。

     第四、測值范圍：

     如果談理論上講，是可以達(dá)到0-180間的測值范圍的。但是，如果負(fù)責(zé)任的廠商一定會(huì)講明，10度以內(nèi)較難，3度以內(nèi)基本測不到。（除非用CAST3.0技術(shù)，可以非常的測試15度以內(nèi)接觸角值，誤差達(dá)0.02度）。另一方面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，如果接觸角值達(dá)165度以上時(shí)，也有有困難的。

     所以，我們的建議是，這個(gè)值僅僅是用來看看的，沒有什么意義。除非你真想測小接觸角值或大接觸角值的值。

我們的整體建議是看一個(gè)用什么接觸角計(jì)算辦法。就知道是動(dòng)態(tài)接觸角還是靜態(tài)接觸角了？看一下計(jì)算辦法就知道測值精度了？而具體的測值精度以及測值范圍，事實(shí)上是沒有任何意義的。誰都可以寫。只是有的廠商負(fù)責(zé)一點(diǎn)，有的不負(fù)責(zé)一點(diǎn)。

2、靜態(tài)接觸角測試與動(dòng)態(tài)接觸角測試：功能取決于軟件在先，然后才是硬件的支持。

事實(shí)上，道理很明顯，如果軟件不支持動(dòng)態(tài)接觸角計(jì)算功能，指如果沒有曲線尺功能。那么，只用簡單的量角法去測值時(shí)，在精度達(dá)不到的情況下，這個(gè)接觸角儀只能稱為靜態(tài)接觸角儀。所以，你此時(shí)去選購旋轉(zhuǎn)平臺(tái)是沒有任何意義的。同樣的，前進(jìn)后退角也是需要軟件支持的。如果軟件不支持此項(xiàng)功能，只能說是理論上可以用蠕動(dòng)泵或注射泵或進(jìn)樣器達(dá)到這個(gè)形態(tài)，具體測值就不知道了。

所以，建議選購CAST2.0自動(dòng)型或CAST3.0全自動(dòng)型動(dòng)態(tài)接觸角分析系統(tǒng)，或更有利于您提升接觸角分析精度。

3、表面自由能估算：CAST2.0*提供多達(dá)12種表面自由能估算模型。

這項(xiàng)技術(shù)，可以讓你分析低能和高能固體表面的表面張力值。結(jié)合CAST2.0的多達(dá)230多種的液體庫資料，你可以非常輕松的按一按上一步或下一步就完成操作。

同時(shí)需要指出的是，一液法表面自由能估算是指CAST2.0專門針對薄膜等非極性低能固體表面，僅用一滴極性液體，特指蒸餾水，來進(jìn)行估算表面自由能的模型，而非Fowkes法等。這項(xiàng)技術(shù)為梭倫科技2004年新引進(jìn)技術(shù)，*享有。

4、水平線校正：

這個(gè)校正包括兩個(gè)方面，其一為水平線的位置校正；其二為樣品傾斜校正。CAST2.0配合硬件機(jī)械，可以很輕松完成如上操作，具體校正角度值直接顯示在左右接觸角對比中。

5、雙軟件觸發(fā)技術(shù)：

這項(xiàng)技術(shù)需要特別指出，本項(xiàng)技術(shù)可以讓你很輕松的取決*時(shí)間點(diǎn)的接觸角值。這個(gè)*時(shí)間點(diǎn)的取得，不是靠人工去快速，而是通過軟件觸發(fā)到毫秒級的速度取得的。

本項(xiàng)技術(shù)很容易被一些廠商偷換概念。應(yīng)該來說，本項(xiàng)雙軟件觸發(fā)技術(shù)目前為止只有芬蘭KSV的CAM200或CAST2.0軟件方才提供。

軟件觸發(fā)技術(shù)可用于分析紙尿褲、紙張、多孔物體、粉體、薄膜等表面接觸角值。目前，特殊的用戶是上海卷煙廠，用于分析卷煙紙的吸水性及表面接觸角值的變化。

6、固體表面潤濕性分析：

我們?yōu)槟峁└募夹g(shù)，為您分析已知表面自由能的固體的可潤濕性液體的特性，從而為您選擇潤濕液提供幫助。特別適用于網(wǎng)版液開發(fā)中表面張力分析的廠商。

7、數(shù)據(jù)庫管理功能及數(shù)據(jù)導(dǎo)出為EXCEL及BMP文件功能：

本項(xiàng)功能的取得是基于軟件的設(shè)計(jì)理念的。實(shí)現(xiàn)辦法為，客戶按測試后，直接把測得的數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫管理文件中，客戶打開軟件，可以直接到數(shù)據(jù)庫中找得圖片資料及接觸角值。在數(shù)據(jù)庫中，可以人工修改認(rèn)為測值偏差的接觸角值，可以查詢歷史數(shù)據(jù)。

所以，數(shù)據(jù)庫功能不是把已經(jīng)測得的數(shù)據(jù)人工加到一個(gè)數(shù)據(jù)中，然后建議索引。這不是數(shù)據(jù)管理軟件的設(shè)計(jì)理念。這也是一些廠商混淆概念的地方。

     總之，在CAST2.0中，我們有很多技術(shù)是的或直接引進(jìn)*技術(shù)的。有些名詞是我們創(chuàng)造的，所以，僅僅用一些名詞去分析一個(gè)接觸角的的好壞是不當(dāng)?shù)姆椒?。你很容易被廠商的花言巧語所蒙騙。比如表面粗糙度校正，是梭倫科技CAST2.0的創(chuàng)造的技術(shù)，國外儀器廠商都沒有，為梭倫科技*所有。