范文一:接触角测量仪校准方法探讨
接触角测量仪校准方法的探讨
接触角测量仪也叫水滴角测量仪是一种较新型的的测量仪器,主要用于测量液体对固体的接触角的仪器,即液体对固体的浸润性。该类仪器主要用于工艺环境中的疏水污染物的检测和控制,在电子行业应用较多。
根据GB/T 24368-2009《玻璃表面疏水污染物检测 接触角测量法》的规定,接触角“θ”如下图所示。
随着电子行业的高速发展,该类仪器的使用越来越多,而对于该仪器的校准需求也随之而来。但对于该类仪器的校准方法,还未发现我国有相应的校准规范,各校准机构对其校准方法估计也不尽相同。有的使用角度块进行校准,有的使用仪器附带的标准片校准,还有的使用量角器或角度尺校准。
对于使用角度块的校准方法,虽然角度块的角度误差非常小,但是由于角度块有不小的厚度,在影像类仪器测量时会产生不小的误差,另外角度块只有单边角度,在仪器取点上会有很大误差。而且该方法不适合校准自动识别水滴的仪器。
对于使用仪器附带的标准片的校准方法,该方法在精度上有保障,且仪器采点方便。但由于该类标准片一般只有1到2个接触角角度,故方法仅适合该仪器的日常点检、调整,不适合对该仪器的全量程校准,且客户也不会认可仅有一两个数据的校准报告。
对于使用量角器或角度尺的校准方法,仅适合校准精度较低的接
触角测量仪,或是带量角器的仪器,不适合较高精度或影像类的仪器。
现市场上有专门针对接触角测量仪(水滴角测量仪)校准的标准片CJS-AS01。具有精度高、操作简单、适用自动识别的仪器及易于溯源等特点。
该产品有多达9种不同的接触角“θ”角度。适用自动影像识别及手动采点功能的接触角测量仪。本产模拟真实水滴图形,使自动测量仪器容易识别。产品基本覆盖大部分仪器的测量范围。产品体积小,方便带入无尘室等场合。
角度块或角度片比本产品有以下不足:角度块或角度片产生的角度不是接触角;自动测量仪器无法识别角度块角度;手动取点人为误差大。
请在淘宝上搜索“接触角测量仪标准片”可找到。
技术参数
或划伤刻度工作面。本产品易碎,拿取时请务必小心。使用前后请用吹气球吹干净表面。本产品存在一定的角度误差。本产品不适合校准便携式接触角测量仪,因为本标准片无法放入仪器内部。请购买前确认其是否符合要求。
V1.2-CJS-AS01-BD
范文二:OCA20视频接触角测量仪使用注意事项
OCA20视频接触角测量仪使用注意事项
1. 开机
必须先打开主机开关,再打开SCA20操作软件,软件将自动识别OCA主机及其附件。
2. 样品准备
, 浸润 实验前要将注射器、剂量管、注射针置于待测液内进
行彻底浸润。
, 排气泡 注射器在待测液内反复快速抽送,确保注射器内盛满
液体,无任何气泡。
D
C
B
A
, 安装注射器 祥见右图,程序如下:
A 使用A键,下移注射平台
B 将注射器推入D槽,并轻轻地旋紧右侧旋钮。
C 使用B键,上移注射平台,使其与注射器活塞相接触
D 锁紧C活塞夹
3. 测量
, 接触角的测量
必须使用SNS的注射针进行测量,超疏材料最好使用
SNS021/011的注射针。
静态接触角测量时,使用Sessile drop 进行计算
动态接触角测量时,使用Sessile drop (needle)进行计算
按键操作顺序:—————静态测量
———————动态测量
注意针尖不能触及固体样品
注意两条基线必须放在注射针口的下方
, 表面/界面张力的测量
必须使用SNP的注射器进行测量
在结果框(result collection window)的system 栏内,必须填
入被测液体和环境相的密度数值,在M-inf栏内必须填入注射
针的外径。(2.41mm或1.65mm)
使用pendant drop 进行计算
液滴的滴速必须选择 “very slow”的速度进行测量
按键操作顺序:———
注意左侧两条基线必须放在注射针上,左侧第三条基线必须放
注射针口处
注意样品台上放置保护膜,以免样品台被腐蚀
注意液滴的大小越大越好,至少占视框的3/4
, 计算固体表面自由能
按照下表选择与被测固体相对应的计算方法
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-Wend表面自由能的色散聚合物、铝、涂2 一般 t-Rabel and Kaelble) 部分和极性部分 层、清漆
表面自由能的色散表面特性的特殊Extended Fowkes 部分、极性部分以及3 聚合物、乳液 问题 氢键力的分布
表面自由能的色散2(至少一种有机溶液、聚合Wu (Harmonic Mean) 低能系统 力和极性力的分布 极性液体) 物、有机染料
表面特性的特殊酸碱理论 色散力,酸度 3 生物系统 问题
聚合物、铝、涂状态平衡理论 表面自由能 1 一般 层、清漆 Schultz 1 (Polar Drop 表面自由能中色散2 高能系统 金属、玻璃 Phase) 力和极性力的分布
Schultz 2 (Polar Bulk 表面自由能中色散聚合物、铝、涂2 高能系统 Phase) 力和极性力的分布 层、清漆
选择多种已知表面张力(极性及色散)的液体
测量已知液体与未知固体的接触角,并将数值导入SE window
在SE window内计算固体表面自由能及其分布。
范文三:OCA视频接触角测量仪使用注意事项.doc
OCA 视频接触角测量仪使用注意事项
1. 开机
必须先打开主机开关,再打开SCA20操作软件,软件将自动识别OCA主机及其附件。
2. 样品准备
, 浸润 实验前要将注射器、剂量管、注射针置于待测液内进
行彻底浸润。
, 排气泡 注射器在待测液内反复快速抽送,确保注射器内盛满
液体,无任何气泡。
D
C
B
A
, 安装注射器 祥见右图,程序如下:
A 使用A键,下移注射平台
B 将注射器推入D槽,并轻轻地旋紧右侧旋钮。
C 使用B键,上移注射平台,使其与注射器活塞相接触
D 锁紧C活塞夹
3. 测量
, 接触角的测量
必须使用SNS的注射针进行测量,超疏材料最好使用
SNS021/011的注射针。
静态接触角测量时,使用Sessile drop 进行计算
动态接触角测量时,使用Sessile drop (needle)进行计算
按键操作顺序:—————静态测量
———————动态测量
注意针尖不能触及固体样品
注意两条基线必须放在注射针口的下方
, 表面/界面张力的测量
必须使用SNP的注射器进行测量
在结果框(result collection window)的system 栏内,必须填
入被测液体和环境相的密度数值,在M-inf栏内必须填入注射
针的外径。(2.41mm或1.65mm)
使用pendant drop 进行计算
液滴的滴速必须选择 “very slow”的速度进行测量
按键操作顺序:———
注意左侧两条基线必须放在注射针上,左侧第三条基线必须放
注射针口处
注意样品台上放置保护膜,以免样品台被腐蚀
注意液滴的大小越大越好,至少占视框的3/4
, 计算固体表面自由能
按照下表选择与被测固体相对应的计算方法
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-Wend表面自由能的色散聚合物、铝、涂2 一般 t-Rabel and Kaelble) 部分和极性部分 层、清漆
表面自由能的色散表面特性的特殊Extended Fowkes 部分、极性部分以及3 聚合物、乳液 问题 氢键力的分布
表面自由能的色散2(至少一种有机溶液、聚合Wu (Harmonic Mean) 低能系统 力和极性力的分布 极性液体) 物、有机染料
表面特性的特殊酸碱理论 色散力,酸度 3 生物系统 问题
聚合物、铝、涂状态平衡理论 表面自由能 1 一般 层、清漆 Schultz 1 (Polar Drop 表面自由能中色散2 高能系统 金属、玻璃 Phase) 力和极性力的分布
Schultz 2 (Polar Bulk 表面自由能中色散聚合物、铝、涂2 高能系统 Phase) 力和极性力的分布 层、清漆
选择多种已知表面张力(极性及色散)的液体
测量已知液体与未知固体的接触角,并将数值导入SE window
在SE window内计算固体表面自由能及其分布。
范文四:FTA接触角测量仪
TA1000是一个模块化的系统,你可以利用它:
■ 根据你的需要购买仪器 ■ 使你的花费最小化
■ 将来在现有基础上升级,不会造成浪费 ■ 结构单元化,易于维护
本手册介绍怎样根据你的需要来选择功能模块,各独立单元如下:
■ 基本支架
■ 样品台或样品室 ■ 照相机 ■ 光学显微镜 ■ 背景照明系统 ■ 液滴分液系统 ■ 泵与控制系统
软件:FTA软件兼容Microsoft? Windows 2000, XP或 Vista系统。对于Vista来说有一定的局限性,不是所有的相机驱动都能与Vista兼容,所以在进行相机的选择时应该加以注意。总的来说,如果计算机硬件能够满足操作系统的要求,那么运行FTA的软件就不成问题。
FTA用USB接口来控制仪器。型号是USB1.1或2.0
FTA相机用6针的1394a接口。这是与Vista兼容的,我们速度最快的相机需要9针的IEEE-1394b接口
其他细节:每一组单元部件(如照相机)都对应着唯一的编号,字母或者数字对应着你选择的单元。0表示没有选择这一类单元。一组完整的选项必须包含完整的仪器部件,销售人员会和你解释并帮助你选择合适的部件。
■ 在FTA1000系统中,+Z表示上,-Z表示下。+Y表示沿着显微镜延伸到样品台的方向,-Y相反。+X向右,-X向左。这是仪器的坐标系。你需要用它来完全地理解并掌握各种装置的使用。
■ 到FTA的网站去下载相关信息对于使用vista系统的用户来说很重要,因为各种相机的驱动程序不能保证对vista系统绝对适用。
1
F
■ 自动样品器 ■ 俯视相机
这看起来好像很复杂,我们会举例进行详细的解释。你会很清楚的看到整个仪器的花费是如何构成的。几乎所有的系统都包含前七个单元——只有比较贵的系统才包括自动样品器和俯视相机。
也许你希望增加额外的附件,比较可行的办法是以后再买或者在两年内把一套昂贵的系统分为两次预算进行购买。
在文章的后面有单元部件的选择流程图。每一个单元部件都有一个默认的选项,在你选出合适的部件之前可以选择默认项。
■ 仪器成品中包含软件。你可以到FTA的网站上去下载免费升级版。
■ FTA软件的通行证是开放的,也就是说其他的拷贝也可用。
■ 适用于Vista的软件需要额外收费。如果你想把一个老系统升级到Vista,请咨询厂商。这些细节资料也可在网站上找到。
■ 软件没有单独的费用,如果你的软件功能能够支持相应的硬件那你就可用使用。如果将来要使用可以到网站下载。
基本支架:
TA1000共分三个等级:A,B,和C。基本支架的级别决定着仪器最终的功能和价格。支架的型号决定了最终的封装形式和提供的附件。
如果你需要一个小型的,便宜的仪器那么选择B支架。如果你需要的是一个可进行功能扩展升级的仪器,用作一般用途,那么选择C支架。如果你需要把一些特定的模块整合到仪器
F
中去,那么首先考虑A支架。A型仪器包含已
经安装好的机器人装置。这个装置在一个单独的目录里,下面有简单的介绍。
所有的模式编号开始的号码都是支架的型号A,B或C。这就告诉我们单元部件是如何组装和连接的。B和C支架使用T型吕压模制造的。大部分部件都安装在T型夹槽内。这使得部件的位置可以弹性变化而且拆装方便。
A型单元部件可以满足两种特殊需求:
■ 作为你较复杂的仪器或系统包含的功能模块(OEM) ■ 适合工厂便携使用的简单单机仪器
这与B和C不同,因为它:
■ 具有自身的微处理器,所以不用依赖于电脑 ■ 支持本地显示和自身的键盘输入 ■ 可通过局域网或互联网进行远程控制 ■ 提供较少的,但是完整的自动化功能
另一个重要的区别:A型仪器的目的是允许测量小而轻的样品而且分液头是与控制器分开设置在远程。控制器很沉重因为它包含了本地的显示器和键盘。液体泵紧挨着控制器或者仪器的顶部。这种弹性设计是为是适应机器人设计师的需要。
NanoDispense?分液头是设计的关键。它提供了先进的液体流路和强大的接触角测量能力。这些都是完全自动化运行的不用人工操作。分液头可以使仪器的自动化达到最优化。
■ 精确地控制液体体积,特别是微量液体 ■ 在样品表面上方自动调节合适的距离 ■ 可测量液体接触角
有一些分液头优化了液体注入系统但是删除了接触角测量功能。所有系统中都包含一个微型的结构-摄像系统自动验证液体的注入量。要注意这个结构模块没有诸如界面张力的测量和表面能的计算等功能。这就是最小化的型号与最经济的花费所包括的。
■ 俯视法测接触角:对于小角度测量效果优异,从0° 甚至可以测到90°,在这种情况下你肯定会得到很好的测量结果,不会从侧面看到液滴。
■ 水平法测接触角:标准的测量接触角的方法,观测宏观液滴。 ■ 小液滴法:皮升到微升的给样量,微量给样能力能够满足基本要求,黏度可测到20mPa-s,高流速。
■ 聚合物喷洗分液:热聚合物皮升分液,温度控制可达240℃
■ 焊料分液头:软焊料皮升分液,温控达到240℃,氮气层可防止氧化。
2
样品台及样品室:
该说,从众多的配件中选出合适的是很先说一个最简单的解决办法。样品室要比样困难的事。也许你已经发现了,订购一品平台复杂。如果你需要的是样品室并且要把种以上的平台或样品室是非常有用的,你可以液滴滴到其中,记得让分液针头保持在样品室很容易地进行更换。软件会自动检测出部件的的温度。如果液体会在室温下冻结,那么你需型号然后接受自动控制进行校正。 要一个注射器加热装置。 怎样选择一个合适的平台或样品室: 纵观所有能够提供的配件选择最适合的,平你的样品有多大? 台或样品室是我们不断满足新的需求的区域。你是否打算单独测量或在表面上分步重复如果必要的话,选择一个专业的。 测量? 每个可用的单元会用部件号和名称来描述。
你是否要求温度或气氛控制?
你的样品是不是精确不变形的或者是任意
形状的?
你是否专门测量液体或固体?
最低费用的样品台。一个方形的平台供您放样品,上面有M6的螺纹以便固定自制的样品夹持器。下面有调节Z轴用的支撑柱,Z轴位置用锁钮来固定。你也可以把其他的平台安装在支撑柱上面,这是一组纯手动的装置。
纯手动平台,但齿轮传动装置可以使样品台三维方向自由移动。样品固定装置支持小样品和片状样品如纸张,金属薄片等。这是个全功能的手动平台,它可以容纳最大25mm高的样
品,与FTA-200结构相似,但不完全一样。
3
应
一个简单的自动旋转平台,你可以在软件控制下把多个样品移动到镜头中。B型支架平台直径为100mm,C型为150mm。样品一般放在平台的边缘。这样安排能够为样品的定位提供稳定的距离。Z轴的高度用狭槽重的螺钉来调节。当外部的机器装置定位平台上的样品时经常被使用,这是最便宜的自动平台。
软
件可以控制步进电机进行X轴Y轴150mm, Z轴25mm的运动,你可以很容易地按你自己的设计让平台移动。
这种大的样品台会限制显微镜的位置,显微镜的工作距离比较短,容易碰到样品台,还要小心样品台的移动范围。你可以选择一个工作距离为150mm或更大的显微镜,这样就不会影响光学系统了。 这种平台设计为300mm薄板式,你可以安装所需要的样品,包括小的薄片或者矩形的,只要在边缘之内就可以。通过旋转和X轴的移动,注射头可以到达平台上的各个位置。移动模式可以选择R-θ-Z或者X-Y-Z方式。通过X轴和旋转角度的配合,你可以到达相当于Y轴的任何点,软件可以提供这种计算方式。
我们从半导体生产商那里得到了FOUP接口和SECS协议。
这种平台是C型支架里最大的平台。如果你要测量一个更大的样品,可以考虑
A级测量
头,它可以在整个样品上方运动,甚至超出平台范围,就像这个,在分液头下面移动。样品台用M6的平头螺钉来固定,以便让它更贴近你自己的桌面。
4
一个小型的,密封的样品室,可以在控制状态下进行液-液,液-气,液-固-气,和液-液-固的测量。用可移动的滑板来定位视野中固体的位置。使用客户自备的循环水浴装置通入样品室的两个管路来稳定温度。样品室用氟化橡胶制作的O型密封圈密封,可承受额定6bar(100psi)的压力。在选择适当的循环液体,流路以及装置的情况下,温度范围可以从略低于环境温度到200℃。
前面及后面各有一个直径15mm的窗口以便光路通过。测量接触角的样品平台是全手动的,用一个穿过Y轴上密封圈的杆来控制。在做悬滴实验时通常将它拿出来,Z轴的上下方向各提供一个针管口,
所以一个笔直的针头可以从上面或下面进入。此外Z轴的上下还各有一个额外的进液/排液/压力接口,内部的容积大约是22ml。这个样品室可以被分解以便于清洗。 标准容器为容纳10mm或4.5ml的玻璃容器,能够进行液-液测量。容器可以被翻转以便从下面插入针管(如图)。管路连接针管和泵,温度控制用自备的水浴循环装置,就像上面的界面张力室一样,温度范围也是从略低于环境温度到玻璃器件自身的温度,这与循环液、管路以及加热装置有关。为了阻止再次冷凝,样品容器也有窗口。
FTA可以提供玻璃样品容器的附件垫冒,用来密封顶端的针孔,所以它可以翻转过来使用。请咨询你的供应商或FTA以根据你的需要做出最好的选择。注意翻转密封玻璃容器一定要通过针头注入足够量的空气,注意不要增大内部压力,否则会导致堵头漏气。
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分解图
一个用于接触角测量的电热样品室。一个手动线性滑动装置带动可容纳5个样品的容器,可任意固定位置。你可以在一个加热周期中测量多个样品。样品室有两个气孔用于通入氮气或氩气;对于有害气体没有密封。装置有一个通过其本身的管路,可用循环水浴装置进行温度控制。两个直径20mm的窗口使光线在测量时能够顺畅通过。顶部有一个额外的窗口方便你在使用时检查样品。
样品的上方有一个针孔,通常,针头的温度能够迅速的平衡到样品室的温度,所以分配出来的液滴也就和样品室的温度相等了。如果样品在室温下为固体,可以用注射筒加热器直接加热,样品室同样带有一个手动操作的玻璃注射针管作为附件,这使得针管的温度接近样品室。为了提高系统的稳定性和保护使用者不被
此平台可提供高速升温周期,专为小样品设计可与平台良好接触,如应用于焊料的研究等,可用氮气维持在一个非氧化气氛下。使用电加热并用可选件氮气冷却装置降温。
容纳样品大小为25mm2,高为10mm。在软件控制下最大升温速率为100C/min。
使用伯尔帖模块制冷或加热的小样品室,不需要循环液。这是除水浴控温外另一种控温方法。最大样品体积为50mm2,高10mm。升温速率由软件控制,平台可短时升温至200C,但会缩短其使用寿命。如果温度循环始终超过100℃的话,会使热元件性能衰退。
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高温烫伤,上面覆盖了一层纤维膜。
B型支架对应的样品室配有外部温度控制器,C型系统具有内部控制器并与系统操作软件结合。
此样品室与其他样品室(如CA,CC)有着本质的不同,它可以在假定的恒温下使内壁及内部空间保持稳定。环境舱很可能被称作平衡舱,此热平台不会做那方面的尝试。在它的加热板周围有热挡板,用以将热辐射降到最低,而不是保持热平衡。样品下的平台温度是可控的,并且高于周围的内壁。因为样品的质量很小,
所以与环境样品室相比,热平台的温度变化更为迅速。
体型大,可容纳较大样品,开口透明容器顶端面积20 × 24mm。 20mm光路,高40mm,内部容积为14ml,有精致的水平通光的样品窗。整体包括玻璃器件和铝制液体管路以及外
部水浴循环控温装置。 当样品液体沸腾冒泡时,可使用这种玻璃件配合J型针头进行测量。J型针头也可与12.5mm的大号玻璃器件配合使用。
此摇摆装置支撑整个B型支架并可倾斜90°以进行前进角和后退角到测量。类似C T模式, 只是比较小。特有的支撑架在仪器没有倾斜时 可维持整个仪器的稳定。倾斜速率由软件控制,推荐的最大速度为2°/s。
此摇摆装置支撑整个C型支架并可倾斜90°以进行前进角和后退角的测量。面积为1144×600mm。特有的支撑架在仪器没有倾斜时可维持整个仪器的稳定。倾斜速率由软件控制,推荐的最大速度为2°/s。
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样品室和#20 J型针头
照相机:
相机把显微镜看到的影像转化成计算接口或IEEE-1394接口的相机 机可以辨识的图像。一般来说,任何■ 如果想要花费最少,选择USB1.1接口的
型号的相机都可以配任意型号的显微镜,因为相机 用的都是通用的C接口。 ■ 如果你要求基于笔记本运行的仪器具有相机的选择是很专业的,就像选择光学系统最高性能,那么选择IEEE-1394接口相机 一样。下面说明细节。 ■ 尽量不要选择高速相机,除非你要求帧频 超过每秒60帧。因为高速相机使用起来很困怎样选择相机: 难。 ■ 如果你做的是需要精确记时的吸附或接 触角测量工作,就选择帧捕捉器式相机或 注意相机是作为独立的个体与显微镜区IEEE-1394接口的相机,而不是USB接口的相别开来的
机
■ 如果你使用的操作系统是Windows
Vista,那么选择IEEE-1394接口的相机
■ 如果你用笔记本运行仪器,那么选择USB
1 相机之间最大的不同是是否用的是帧捕捉器,USB,或者IEEE-1394接口。IEEE-1394接口也称作火线。USB接口非常方便,它不用在电脑中加入任何硬件(所以你可以使用笔记本电脑运行仪器),但是它不能控制相机的角度,而帧捕捉器则可以。帧捕捉器要求你在电脑的PCI插槽中插入配套的板卡。板卡为相机系统的一部分,但必须要安装在计算机内。IEEE-1394接口越来越常见并可以由帧捕捉器提供像USB接口那样的方便。它的主要缺点在于价格比较昂贵,而且电脑上很可能没有相应的接口。IEEE-1394接口多见于新型笔记本电脑。
2 第二个特征是传感器的型号不一样,比较常见的两个型号为1/2英寸(水平6.4mm×垂直4.8mm)和1/3英寸(4.8mm×3.6mm)。传感器越小,放大倍率就越大。这个明显的悖论是建立在事实基础上的,影像在计算机上被绘制成大小相等的图形,所以比较小的传感器反而放大率比较大。这个被称作电子放大率,与光学放大率不同。电子放大比较方便而且比较经济,而光学放大率的分辨率比较高。大的传感器价格要比小的高。你应该认识到仪器的视场是由相机和光学系统整合的。把小型传感器和高精度传感器整合到一起是可行的,但放大率固定且只能提供很小的视场;你只能看到很小的样品。
3 第三个特征是传感器的像素数量。FTA软件的原始像素为640 × 480,所有的相机都至少要达到这个像素。有些FTA相机的像素可以达到百万。在1/2’’大小的传感器上我们的图像像素大小为10um,所以每个图片总共有307,200个像素。在同样大小的传感器上如果像素达到1280 × 960,那么每个像素的大小就约为5um,因此传感器上共有1,230,000个像素。使用放大的图片时,如果相机的像素比透镜的分辨率还小是没有用处的。要根据你的显微镜透镜像素大小选择一个像素比较大的相机。
4 第四个特征是选用彩色还是黑白的。分析图像默认的模式是黑白,特别是一些不能识别颜色的折射图像。彩色图像在每个区域中有?的分辨率和4倍的存储空间,需要4倍的转换时间,而且会相应地降低USB相机的帧频。所有的这些都是根据使用四个像素处理彩色信号才能代替一个黑白像素得出的结论。这些像素占有传感器上的空间,同时他们的信号需要时间来转换。
5 第五个也是最后一个特征是相机的帧频。只有在做吸附实验时才需要很高的帧频。普通的相机每秒可拍摄60个图像,已经可以满足大多数的工作了。高速相机非常昂贵而且需要强光照明。它可以通过缩小照片尺寸来提供极高的速度。
8
照
这个低端的1/4’’CCD相机可以很容易地用笔记本电脑启动,建立一个完整的便携系统.这是一个彩色相机,但也可以工作在黑白模式. 它最大的局限在于使用最大尺寸图像时帧频仅为15/s而不是30/s。它在320 × 240的分辨率下才可以达到30fps,能够提供全视野的图像,但在每个区域中只有一半像素。 这是我们最低价格的相机,但是我们喜欢把它用在俯视相机中。它在控制图像获取上有众多选择,后面的俯视相机部分会举例说明变焦及平移功能。
这是一个高性能USB 2.0 CMOS相机,需要匹配一台高性能电脑,并不是所有笔记本电脑
都能胜任。慢速电脑与半速驱动相匹配。
一个百万像素传感器能提供内部的变焦和平移功能。
彩色模式的外观与黑白模式是一样的。因为这是一台彩色相机,所有的像素被嵌入模块中用来组成颜色。与黑白相机相比,你只得到?的像素。在640 × 480的分辨率下帧频为15fps。实际像素尺寸为9.8um,使用CMOS传感器。
9
帧捕捉器式相机可以提供更好的时间精确性,这对吸附实验来说是非常重要的。附件的PCI帧捕捉器高100mm;要注意很多电脑机箱都装不下。这是一个便宜的CCD相机。
比较大的CCD相机,与1/3 或 1/4”相比可以提供较好的光学分辨率和较大的视场。这是一个性能卓越的相机。你可以看到它的与众不同,特别是它所需要的合适的175mm工作距离。 此CCD相机用简化的垂直图像模式可以每秒读取360帧。这是一种比较经济的获得较高帧频的方法。相机背面的开关可以调节帧频。图像的折合高度只是原始图像的一部分。这称作研究区(ROI)。相机的研究区固定在图像的中央。 10
这是我们速度最快的相机,用PCI帧捕捉器连接相机。扫描部分研究区的速率可达2000fps,由软件控制。部分扫描的图像可以被垂直的平移,这个功能很特别并且很有用。这是一个高质量、简单易用的快速CMOS相机。其它的高速相机根据要求定制。
我们最便宜的IEEE-1394 CMOS相机适用于Vista系统。在研究区域它可以提供更快的速度。研究区在640 × 480范围之内,接头为6针的IEEE-1394a型。
低噪音CCD传感器。IEEE-1394b 9针接头,但可以减速工作在6针的1394a模式。兼容Vista系统。CCD传感器及像素尺寸较C 0J大一些。
这是我们最快的IEEE-1394相机。注意它用的是9针的IEEE-1394b接头。兼容Vista系统。 使用CCD感光元件,较CMOS为优,传感器灵敏度高,但同时噪音相对较大。ROI(研究区)指整个视野的一部分。Binning是指在显示全视野的同时把像素作为数据发送到主机。这提高了图像传输速度但降低了实际分辨率。在FTA软件内用插值法使分辨率的损失达到最
11
显微镜:
学系统为映射在传感器上的图像提供路,也就是说光路中没有反射镜和棱镜,避免放大及调焦功能。我们使用的显微镜了灰尘或其他污染物对光路的影响。但是俯视
由高放大倍率的透镜组成。加上相机,光学系相机中却有一个转向反射镜。该反射镜在样品统的选择是非常专业的,你可以直接使用默认上方的固定距离,因此有一定的保护措施。俯的选择。选择时应该注意的是: 视相机在分析工作中不经常使用。 ■ 是否有调焦功能 ■ 选择平台或样品室允许的工作距离最短■ 工作距离是多少 的相机,这会使你的分辨率达到最大 ■ 视野范围有多大 ■ 为了达到自动化的目的,只能选择自动变 焦,它可以快速的使显微镜对焦,但相应地价FTA1000所有的光学系统都有合适的机械格会很贵 装置对应着支架,都可以粗调焦距并在样品台■ 除非你非常清楚,否则建议选择对应你选两端范围内进行定位。C型支架可以使光路向择的框架的默认光学系统。
下倾斜,范围从0?水平到3?或6?俯视。配套的显微镜图片比较模糊,没有显微镜架子的图象。 B和C系列支架对应的光学系统都是直接光
12
光
极好的分辨率和稳定性。因为它具有1.2倍放大率,所以应该配备1/2”的相机。只有在你需要视野非常小的情况下(≈3mm)才可使用1/4”的相机。
与上面的B 001和C 001一样。我们可以在175mm的工作距离下得到最高的分辨率。
这是我们最便宜的透镜。它具有高性能的高景深固定焦距透镜。因为放大率比较低,
所以它是唯一一个推荐使用传感器尺寸为
1/4”的USB接口相机的透镜。
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我们最便宜的变焦显微镜。它的可变放大率对于用液滴法测量界面张力来说非常有用。当然对于座滴法测量比较小的接触角也很有用。
灵活可变的顶级显微镜。具有可变光圈和放大率制动器。放大率制动器可以在放大率为“1×”、“2×”等容易记的位置停下来。精确的刻度记录在软件上,所以当放大率变化时不用从新校准。如果你打算使用150mmXYZ的载物
这款显微镜用步进电机来控制焦距和缩放,这些都用软件来控制。透镜没有可变光圈,因为在光圈收缩的情况下自动对焦不能正常工作。放大率校准表储存在软件中,当缩放变化时用步进电机来改变放大率的设定。软件在常规情况下会自动对焦。
各项指标类似于B 00A和C 00A,只是多了用来调焦和缩放的步进电机。
台或者差不多大小的平台,请注意93mm的工作距离会使载物台在Y轴方向上移动受限。解决办法是购买0.75×辅助透镜作为附件把透镜工作距离增加到113mm,或者换成175mm工作距离的透镜C 00G。
各项指标类似于B 00A和C 00A,只是这款有可调节的光圈和放大率制动器。
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这个显微镜与C 00A, 93mm W.D.类似,前面加装了一个辅助透镜用来提供更长的工作距离。更长的工作距离可以允许测量更大的样品,但会以牺牲一部分分辨率为代价。你可以看到这是以低数值孔径和高像素为基础的。 一款极其优秀,稳定,高分辨率的显微镜。它具有比6倍放大率更大的缩放范围和更大的数值孔径可以提供更佳的光学分辨率。 与C 00J类似,不过它具有更长的,165mm工作距离。其他的指标如放大率及视野范围都是一样的。
各项指标与C 00F相同,只是多加了可变光圈和放大率制动器。
各项指标与C 00F相同,只是多了用来调焦和缩放的步进电机。软件控制放大率并自动对焦。
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背景光源:
景光是一种专门在样品后面照出样品轮廓的光源。光源必须足够强,普通
室内照明灯不会对图像产生影响。对于一般的液滴投影分析,单色光能更好的聚焦并提供清晰的图像。一个短波长,如可见光谱的末端蓝光能够比长波红光更好的聚焦。真彩色不能出现在黑白图像上;光线仅仅只是亮度。 如果你使用的是彩色相机,你也许会需要一个白色光源,这样你才能看到自然色。
光源必须足够大,能够充满整个图像的背景。放大率越低,视野就越大,同时光源也需要更大。相反,高放大率的图像可以使用比较小的光源。光源的体积必须比图像的视野范围更大,这样图像的背景部分才会看起来比较清晰整齐。
凭经验来讲,光源的面积应该是视野范围的2倍或2.5倍。举例来说,FTA25mm背景灯配10mm视野范围比较合适。一个6.4mm的传感器,0.7倍放大率镜头(低端,6倍变焦),视野范围为6.4÷0.7=9.1mm。 这款大范围LED灯非常明亮且均匀,使用了16个矩阵排列的LED灯泡,光线很均匀。蓝色光线提供最好的图像分辨率,因为蓝光的波长是可见光里最短的。LED灯寿命长且自身不会产生热量。
背
下一个问题是光强是否可调。25mm红色背景灯可以由计算机的USB接口供电,但不能用软件控制光强,只能控制开关。这是为没有FTA控制器的时候用笔记本电脑供电时准备的。其他所有的背景灯都是用软件控制光强的,共有三档,加上关掉光源都是通过控制器来操作的。调节背景光的强弱是一个有用但不必要的功能,调节显微镜上的光圈或调节相机的明暗增益也能达到同样的效果。主要目的是要获得足够的亮度。卤素灯一般用在快速拍摄和高放大率的系统上。使用白光造成的分辨率下降对于高亮度带来的后果来说不算什么。
■ 除高速相机外LED光源为首选 ■ 蓝色是最佳颜色
■ 当使用笔记本供电时必须使用红色背景灯
这款白色光源与蓝色光源相同,只是使用的LED灯为白色。它是为彩色相机准备的,要想得到彩色,就要使用白色光源。
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结构上跟前两款相似,使用了低电压的红色LED灯,所以可以直接由电脑上的USB接口供电,且可以在笔记本电脑上使用。如果你希望使用笔记本供电的一整套系统,选择B 0A USB 1.1相机和这款光源。这款光源也可以与USB2.0相机配合使用,但是USB2.0相机比较费电,而且适合它的电源也很少。因为这款电源使用的是USB接口供电,所以并没有其他光源那样的光强控制功能,只有一个触发开关。
大型号的光源,适用于大视野范围的光学系统(低放大率)。由25个LED灯泡组成发光矩阵。 一个小型的,但光强非常大的卤素灯光源。调节螺母可以精细的调节照明范围。FTA控制器可以控制光强的三个等级。
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分液系统:
液器是整个液体处理系统的一部分,和选择要操作的分液器。 负责把液滴滴到样品上。当液滴挂在FTA1000自动分液器使用小型的可移动的
针头上时整个FTA1000系统有多种方法升高注射器固定装置可适应不同型号的针头。这些或降低分液器末端。这说明什么时候都可以直经常用在远距离控制的泵上,用软管连接,但接触发座滴。在一个简单的系统中,用齿轮齿在用户希望手动控制液滴形成的时候也用于条传动装置给针头定位。大多数复杂的系统都夹持针桶。当然,有些分液器直接在夹持装置使用步进电机进行Z轴方向的定位。一些末端配有泵,比外接的用软管连接的泵更为方FTA1000分液装置有多个分液末端。这些系统便。我们叫它直接驱动泵,用来区别常用的外用步进电机控制分液器,并在X轴方向上移动接Kloehn泵。
你必须选择是用配置在控制箱内的Kloehn?泵来工作,还是使用直接配置在注射器固定装置上的泵。每种泵都有其优点及不足。
■ Kloehn比较精准,分辨率高。它可以适用于各种型号的针筒以便于控制液滴的大小。它最大的特点就是它是一款自吸式泵,在它的顶端有一个阀门用来选择分液头和装样品的小瓶。你根本不用手动操作。这样布置最不好的地方在于泵与针头之间的管路:如果你需要经常清洗这套系统,比如说因为你需要更换样品,那么必须清洗管路或者换成其他管路。
■ 直接驱动泵使用步进电机直接驱动针筒上的柱塞,它安装在注射器固定装置上。中心锁紧针头直接贴紧针筒的底部。你可以使用一次性针头,还有一个可对针筒进行加热的可选件。直接驱动泵最大的缺点是你必须手动往针筒里填充样品。
分液器与控制器相配合为系统进行电子电
路的布置。如果你要选择分液器的型号,那么
控制器的型号也就固定了。因为B型支架不能
支持Kloehn泵而C型可以,所以分液器的选择
在某种程度上被简化了。如果你想要一个C型
的仪器但哪种分液器都可以,那么选择Kloehn
泵。
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分
这是一款最简单的分液器,它可以兼容很多型号的注射针筒。用户可以通过针头形成一个下垂的液滴,然后用手动Z轴齿轮齿条平台给液滴在图像中定位。它包括一个用于Gilmont?微量注射器的转换器和一个针筒。可使用Hamilton?玻璃件和BD一次性塑料针筒,需购买其他的转换器。不需要控制器。
针头的Z轴运动能够使软件自动地触发座滴进行接触角的测量。包括一个2毫升的Gilmont针筒转换器和一个Gilmont针筒。可使用Hamilton?玻璃件和BD一次性塑料针筒,需购买其他的转换器。这个和后面的带马达的分 这是一款简单的注射装置,是C 000 03 四注射器分液装置的简化版。它在X轴上有相同的齿条,但在Z轴上只有一个注射针头。这个单注射器版本不能升级成4注射器版本。它使用C 000 002控制器,它包含一个Kloehn注射泵。
自动注射器就是直接驱动注射器上的泵,使软件能够控制末端的分液量。转换器可用于25ul至500ul范围内的Hamilton玻璃注射针筒和BD3ml一次性塑料注射器。分液器配备了一个Hamilton转换器和注射器。
液器都需要控制器。
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X轴上的齿条可使活动末端在图像上水平移动,甚至可以将Z末端移动至自动样品器。转换器把远程的Kloehn导管与一次性注射针头连接到一起。软件提供座滴的自动触发功能。Z末端具有独特的注射器固定装置,可以取代转换器对Gilmont或一次性塑料针筒的固定功能。右边的图片中,最左端是一个BD3ml针筒,接下来是一个Gimont,两个右边的固定装置一起承载Kloehn的管路。可以设计一个加持其他针筒的注射器固定装置。 全自动单注射器分液系统可以自动地形成设定量的液滴,也可以自动地把液滴滴落到样品上,方便接触角的测量。转换器可用于25ul至500ul范围内的Hamilton玻璃注射针筒和BD3ml一次性塑料注射器。分液器配有Hamilton转换器及注射针筒。在右边的图像中,左手边是电机的丝杆驱动柱塞,右手边的电机移动整个泵用来给注射末端定位。注射器被整个包裹在圆形容器中。
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及注射针筒。注射针筒可以被加热,需要购买像C 000 0J那样的选件注射针筒转换器。XZ的详细说明与C 000 02相同。
与C 000 02分液器类似,只是包含了一个直接驱动泵。与B型支架上使用的直接驱动泵相同(B 000 04)。转换器可用于25ul至500ul范围内的Hamilton玻璃注射针筒和BD3ml一
次性塑料注射器。分液器配有Hamilton转换器 与C 000 04一样,只是包含了4个直接驱动
泵。
下面的注射器固定装置为选件。它们可以让你把其他型号的手动注射器安装在分液器的Z末端。所有的分液器都配有其中的一款,就像他们的描述中指出的那样,这里会列出预先设定好的泵。Kloehn系统配有整体的注射器固定装置和相互连接的管路。
控制器:
控制器集中了所有自动化装置的电子接口。除了相机外,你所有其他的电子设备都需要控制器。所有的FTA1000控制器都通过USB接口与主机相连。这个接口是USB1.1或2.0都可以。 所有的FTA1000样品台或样品室都通过控制器后面板上的9针串口线与控制器相连。这样可以比较容易地调换样品台和控制器,就可以快速地移除FTA1000上所有的电子设备和
布线进行修理或重新配置。
C型支架系统也支持次级控制器。它是主控制器的从属控制器,提供特定的功能如给样品室加热等。如果需要的话,你可以配备多个次级控制器,以菊花链的形式与主控制器相联。 适用于B型支架系统的基础型控制器。软件可以控制背景光强度、单自动直接驱动泵、自动Z末端移动及单轴的样品台移动。如果你没有控制器,那么整个B型系统就是全手动的。 大部分基于C支架的系统都有一个自动控制器,但这款是简化版,提供背景灯控制和用于特殊用途的样品室加热电源控制。 带一个内置Kloehn注射泵的自动化主控制器。Kloehn泵可以装配从50ul到5ul的各种型号注射器,标配为250ul。泵上有阀门,可自适应地吸取气体和液体。管路连接泵的输出阀与注射器固定装置Z末端。
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基于B支架的控制器没有内置泵。C型支架有内置Kloehn泵作为可选件,它是带阀门的注射泵,或像B支架那样的直接驱动泵。泵的选择我们在分液器单元已经讨论过了。
所有的主控制器都使用全范围的100-240V, 50-60Hz电源供电,最大功率为240W。电源都会进行功率因数的校正并符合辐射标准。可分离式电源线达到当地标准。次级控制器由主控制器供电。
带四个内置Kloehn注射泵的自动化主控制器。每个泵都与C 000 002所描述的一样。各个泵都可以用不同的注射器。
自动化的主控制器,可以控制分液器上的直接驱动泵(而不是Kloehn泵)。否则就和C 000 自动化的主控制器,可以控制分液器上的4个直接驱动泵(而不是Kloehn泵)。否则就和
002一样了。直接驱动泵自身配有挑选的分液器。如果购买转换器的话,就可以由控制器来对加热注射器进行调节。
C 000 002一样了。直接驱动泵自身配有挑选的分液器。如果购买转换器的话,就可以由控制器来对加热注射器进行调节。
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自动样品器:
动样品器可以使分液头从用户准备的样品瓶中获取样品,这就意味着可以按照设定的程序自动分析大量的样品。B型支架系统与自动样品器不兼容。FTA自动样品器也可以更
自
换注入末端以确保样品不会交叉污染。
样品器的托盘有两个96孔的平板,托盘沿Y轴移动,向左偏移以补偿分液器的位置。当不需要进样时会移动到初始位置。当它移动到设
定位置时,X轴末端齿条会把Z末端移动到托盘范围内。然后下降以吸取、注入液体或更换末端。
注意在4个分液头的分液器中,最右边的分液头不能到达自动样品器的左边位置。其他三个可以到达样品器的所有位置。单注射器的分液器可以到达样品器的所有位置。
如果你想自动更换末端,就必须使用短(1/2”)末端而且在托盘内留出提供新末端的空间。仪器预留了专门放置废弃末端的位置。
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俯视相机:
视相机允许你像鸟一样从上方观察样品。这样有利于你通过样品的具体特征来进行定位。这种视角让你能够判断液体在样品的表面是否均匀的延展。它可以很方便地设定自
动测量的顺序。俯视相机与B型支架系统不兼容。
USB相机通过主分析显微镜的独立视频进行操作。锁定角度大约为75°,通过可调节的转换镜来获得图像。软件可以控制两组LED的光强。相机可进行电子放大和平移图像以获得局部细节。下面的图例为一张名片。中间的图像使用了平移放大功能(如果不这样的话@symbol就不会在正中央显示)。
俯
其他形式的俯视相机:
A型系统有一个可以直视的测量头,能够使液滴在凹形样品底端或其他侧视法看不到的地方成像。下面的屏幕截图显示一个座滴被放置在标准96孔微量滴定盘的孔底。它的分液量是2.0ul,测量的接触角为12.8o,座滴的平均直径为4.48mm。 这种类型的测量需要理想的垂直相机,光源在显微镜内部并与其同轴,而不是在其下方,所以能够测量不透明的样品。它要求样品具有平滑的表面,
光线可以在表面反射。其实多数的工业样品都十分的平滑。
FTA分液器设计成可分成微量液滴的形式以便于测量低接触角的样品。当接触角很小时液滴显然会延展开。 此系统可在像玻璃那种平整表面上测量非常小的接触角。
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附件:
FTA1000系统提供的附件在网站上都有详细说明。网站上也列出了哪里可以买到这些附件。表中给出了可用各种功能的综述。
为
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范例:
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软件脚本:
本程序可以使仪器在操作控制上具有全面地适应性。相对于传统的手动操作,按脚本操作也是一种运行方法。所有的人工操作都可以用脚本方法完成。他们可以按下同样的按钮并填写你希望的同样的文字,前提是你需要在传统的方法中加入一个协议。FTA1000 B和C型系统都可以使现有的自动部件执行脚本。
下面的脚本是执行很多动作的程序。如果仪器有所需要的分液系统,它
■ 在Windows启动时进行系统初始化,但在那之后不是每时每刻都会初始化
■ 本地测量样品表面,预先确定座滴的基线
■ 生成一个5ul的液滴
■ 使液滴接触并落在样品表面上
■ 拍摄一段视频
■ 自动略过刚开始的一些图像
■ 自动分析并得出接触角
■ 将分析视频存入硬盘
脚本是通过点击下拉菜单并选择需要的操作填写进文本框制作出来的。更重要的是,脚本是用通俗易懂的语言组成的,所以很容易明白。脚本储存在文件中,一个脚本对应着一个文件。你可以存储很多脚本,当你需要的时候就可以通过主程序调用,并且长度没有限制。除了最开始写的,对脚本的大小没有任何限制。脚本可以打印或者以表格的形式复制到其他的文档内。
脚本语言包括循环(重复做同一件事很多次)、子程序(可使用多次的程序)、用户的疑问及其分支(用户希望在运行时得到解答的疑问)和可任意暂停以便于操作者随时检查。你可以通过下面5个按钮来控制脚本的执行。
■ Start: 开始运行脚本
■ Single Step: 从开始运行脚本,但在暂停前只运行一步(也就是说,执行一个指令),当你再次按下Single Step时才会运行下一步,可以让你找出脚本的问题。你也可以在两步之间点击其它按钮并做其它事。
■ Pause: 在运行过程中临时停止脚本。
■ Resume: 继续运行脚本
■ Quit: 停止并退出脚本运行。下次再重新运行。
31 脚
后记:
模式编号:FTA1000系统使用9个字符代码:
如果你想单独选择一个特定的功能模块,而不是整个系统,那么在你不需要的位置补上0。举例来说,如果你想选择C型支架系统的1号背景灯,它的序号是一个单独的模块,为C 000 1。默认在空白位置补上0。
安装和培训:建议那些第一次使用仪器的人参加培训。如果你来工厂的话,FTA会免费为你进行仪器操作的简单培训。我们推荐您在发货之前能来运行仪器,一些问题可以在出厂之前得到解决。你也可以带你的同事来免费参加培训。如果需要远程培训或学习,请登陆FTA官方网站:
FTA在网站上提供很多技术支持类文章,并且是免费的。如果你从FTA买了电脑,那么FTA将免费帮你装上软件和板卡。当然,如果你在发货前将你的电脑运到FTA的话,也会免费帮你装上软件和板卡,你只需要出运费就可以。FTA会提供免费的电话技术支持,期限是新仪器装好后30天。
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范文五:接触角测量仪
接触角测量仪使用说明书
接触角测量仪操作步骤
1、 开启计算机,打开光源,打开桌面接触角测量软件。
2、 点击激活,桌面上出现清晰画面,调整静滴法测量平台,到适当位置,放上被测
物体,调整移液器高度,进行测量。
3、 在液滴要落还没落时,上移平台,与水滴接触,再缓缓落下,待液滴稳定后,冻
结画面,开始用软件进行测量。
4、 结束实验时,先关闭软件 ,再关闭光源,将CCD盖好,最后关闭计算机,完成
实验。
注意事项
1、 测接触角时,要将旋转式样品台拆下来,在静滴法式样品台上测量。
2、 针对被测材料表面的面积选择不同量程的微量进样器(10μL,100μL)。
3、 测滚动角时,要将点击开关开启。
4、 测量结束后要将摄像系统盖好,将点击开关关闭,光源关上,关闭计算机,系统
断电。
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