接觸角測量儀/水滴角測量儀3D接觸角測量技術進展－TOF相機應用

美國科諾在界面化學分析儀器行業(yè)提出了3D接觸角測量儀的概念，并成功研制成功了兩種可用于3D接觸角或水滴角測量的模式。*種是基于樣品臺水平旋轉(zhuǎn)模式的3D接觸角測量儀或水滴角測量儀；第二種是基于3D接觸角鏡頭（多90度棱鏡轉(zhuǎn)化的3D接觸角測量儀）；目前，公司正在研制基于TOF相機的3D接觸角測量儀。TOF相機作為世界的3D測量技術，在界面化學測量，甚至分析測試領域沒有任何技術文獻顯示有相關資料。所以，美國科諾在TOF相機應用的研究是遠遠于世界同行的，TOF相機的應用同時也是測量領域的一項的黑科技。

目前*的3D接觸角測量方式為基于TOF相機（飛行時間相機Time of Flight）3D接觸角測量技術。技術核心包括3D攝像系統(tǒng)（TOF相機）以及顯微鏡頭，反射光板等。通過液滴對紅外光的干涉引起的距離變化，識別液滴輪廓并計算得到相應的深度信息和圖像輪廓信息。通過3D建模，實現(xiàn)3D接觸角的復原與測試、分析。下圖顯示了深度信息條件下的懸滴水滴滴落前的TOF相機成像信息?？梢钥闯?，圖像明顯出現(xiàn)深度信息的變化。

3D接觸角測量儀包括普通的接觸角測量儀或水滴角測量儀測試3D條件下接觸角值的意義在于進一步評估材料基于化學多樣性、表面粗糙度以及異構性導致的接觸角滯后現(xiàn)象，通過測試3D接觸角值分析固體材料自身的表面自由能。同時，可為構建納米結構仿生材料、新材料、新功能材料等提供一個更為科學的基于界面化學的分析工具。3D接觸角測量技術包括阿莎算法（實現(xiàn)非軸對稱條件下的Young-Laplace方程擬合分析），這個也是接觸角測量儀區(qū)別于普通的數(shù)碼量角器（僅提供圓擬合、橢圓擬合、切線法（局部擬合技術）的所謂的接觸角測量儀）。在行業(yè)發(fā)展方面，國內(nèi)的接觸角測量儀廠商大部仍停留在數(shù)碼量角器階段，部分廠商雖宣稱具有Young-Laplace方程擬合技術，但實事上哪怕與德國同行的Young-Laplace方程擬合還存在非常大的差距，根本是偽Young-Laplace。而國外的大部分Young-Laplace方程擬合算法仍然為軸對稱分析方法，無法達到接觸角測量或水滴角測量在絕大多數(shù)情況下是非軸對稱的液滴的測試需求。非軸對稱本身是由材料本身的接觸角滯后原因造成。因而，阿莎算法目前是*的可適用于真正的材料接觸角測量的算法。

美國科諾作為界面化學行業(yè)的者，在3D接觸角測量或水滴角的測量方面已經(jīng)作出了貢獻，著行業(yè)測量技術的新發(fā)展。