視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x的歷史長(zhǎng)可以追溯到1946年Zisman教授團(tuán)隊(duì)的Goniometer（量角器時(shí)代），可以認(rèn)為Zisman教授團(tuán)隊(duì)是世界量角器法接觸角測(cè)量?jī)x的制造者，而不是在商業(yè)化宣傳中的其他廠家。需要注意的是，自1946年Zisman教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明了量角器法測(cè)試接觸角儀的相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，“接觸角測(cè)量?jī)x”一直停留在了“量角器階段”。雖然，20世紀(jì)70－80年代，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新型的數(shù)碼技術(shù)以及WH法、圓擬合法、切線法、橢圓擬合法等軟件技術(shù)應(yīng)用到了“量角器”方式的“接觸角測(cè)量?jī)x”中，但是，其本質(zhì)上仍然停留在用幾何量角的方式量測(cè)一個(gè)簡(jiǎn)單的幾何參數(shù)階段，而非嚴(yán)格意義上進(jìn)入?yún)⒄战缑婊瘜W(xué)原理、公式等進(jìn)行界面化學(xué)分析的階段。直至1983年A.W.Neumann教授團(tuán)隊(duì)從真正意義上解決了Young-Laplace方程算法的Fortan語(yǔ)言解算并編制真正的可商業(yè)化的程序后，真正意義上的接觸角測(cè)量?jī)x才進(jìn)入界面化學(xué)分析階段。但是，以來(lái)國(guó)外商業(yè)化儀器廠商技術(shù)保密（另一種可能是商業(yè)化的儀器廠商同樣沒(méi)有能力解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題）以及國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展的滯后等等原因造成了中國(guó)對(duì)于接觸角測(cè)量?jī)x的理解仍舊停留在了“數(shù)碼量角器階段”，從目前中國(guó)銷售的商業(yè)的所謂“接觸角測(cè)量?jī)x”可見(jiàn)一斑。具體的接觸角測(cè)量?jī)x與數(shù)碼量角器的區(qū)別以及Young-Laplace方程的四代不同算法的區(qū)別、優(yōu)缺點(diǎn)請(qǐng)參考美國(guó)科諾提供的相關(guān)PPT以及文獻(xiàn)中。

另一個(gè)接觸角測(cè)量?jī)x領(lǐng)域一直被忽視或被商業(yè)化的接觸角測(cè)量?jī)x廠商不愿意提及的關(guān)鍵技術(shù)是俯視條件下接觸角測(cè)值是否真有影響？同時(shí)，接觸角測(cè)量?jī)x生產(chǎn)廠通常均會(huì)提供一個(gè)調(diào)整鏡頭俯仰角度的調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整俯仰角度。是不是就此可以認(rèn)為，這樣的調(diào)整就能夠解決俯視條件下接觸角測(cè)值受影響的問(wèn)題？是不是光路折轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)真是是世界的光路結(jié)構(gòu)，適合接觸角測(cè)量？便攜式或手持式接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)值精度是否是可信的？測(cè)試100寸大液晶屏（OLED或LCD）只能是便攜式接觸角測(cè)量?jī)x？等等，一系列事實(shí)上涉及到俯視視角角度條件下的接觸角測(cè)量問(wèn)題一直在困擾著用戶。

商業(yè)化的接觸角測(cè)量?jī)x廠商通常會(huì)告訴用戶，俯視條件下接觸角測(cè)值不會(huì)影響很大。部分商業(yè)化的接觸角測(cè)量?jī)x廠商也在不遺余力地宣傳便攜式接觸角測(cè)量?jī)x。但事實(shí)果真如這些接觸角測(cè)量?jī)x廠商所宣稱的那么好，那么簡(jiǎn)單？

先看一個(gè)動(dòng)圖解釋：（如需要相關(guān)俯視條件下測(cè)試接觸角的原理以及模擬數(shù)據(jù)EXCEL和PPT文檔，請(qǐng)聯(lián)系我們工程師）

再看一個(gè)俯視條件下接觸角測(cè)量誤差值的圖表：

相關(guān)模擬計(jì)算的數(shù)據(jù)如下表所示：

可以看出來(lái)，俯視條件下，只要超過(guò)0.5度的俯視角，對(duì)于小于30度以下的接觸角值的影響是非常大的。對(duì)于超過(guò)100度接觸角的液滴的測(cè)量的影響相對(duì)小一些。因而，結(jié)論非常簡(jiǎn)單，俯視條件下接觸角測(cè)量時(shí)會(huì)受俯視角的影響，且影響非常明顯。

1、通過(guò)鏡頭的俯仰角度的調(diào)整是否可以實(shí)現(xiàn)修正俯視條件下接觸角測(cè)值所受的影響？

俯視條件下接觸角測(cè)量，終的光路或視角仍舊保留在被測(cè)液滴的側(cè)方而非上方時(shí)，鏡頭俯仰角度調(diào)整僅僅是接觸角測(cè)量解決俯視角度影響的方法的一部分，不能僅僅依靠調(diào)整鏡頭俯仰角度來(lái)解決俯視條件下接觸角測(cè)值的影響問(wèn)題。由于樣品上表面本身可能存在的水平度問(wèn)題（三維空間的水平度），即使通過(guò)整機(jī)調(diào)整水平，但無(wú)法確保鏡頭的水平度與樣品的水平保持一致。因而，合理、完善的解決方案是，首先解決鏡頭的三維空間的水平（注意，不僅僅是俯仰這個(gè)二維度調(diào)整），然后再解決樣品臺(tái)的三維空間水平調(diào)整問(wèn)題。

換言之：

（1）僅僅提供整機(jī)調(diào)整水平和鏡頭俯仰調(diào)整的儀器，在測(cè)值之前，先將鏡頭調(diào)整至水平狀態(tài)。再將樣品放置到樣品臺(tái)上進(jìn)行測(cè)值。

，假設(shè)樣品的上表面放置到樣品臺(tái)上后與樣品臺(tái)面保持水平的。但是，能夠確保在鏡頭水平的時(shí)候，樣品臺(tái)的上表面的水平度與鏡頭的水平度是一致的？即鏡頭水平時(shí)，樣品臺(tái)的水平度由于加工精度的問(wèn)題，很難是水平的。第二，如果樣品本身就是不水平的。那么測(cè)值的意義在沒(méi)有ADSA-RealDrop算法時(shí)就沒(méi)有了，因?yàn)?，此時(shí)會(huì)明顯存在左、右接觸角的變化（前進(jìn)、后退角）。雖然，通過(guò)鏡頭的俯仰角度變化可以實(shí)現(xiàn)角度變化如±3°，但是，請(qǐng)記住，接觸角測(cè)值所用的液滴本身在三維空間里已經(jīng)形成了左、右、前、后各種維度均不對(duì)稱了。俯仰角度僅僅是針對(duì)鏡頭而言的，不是針對(duì)整體接觸角測(cè)量而言的。

（2）換一種調(diào)整水平度的方式控制僅僅提供整機(jī)調(diào)整水平和鏡頭俯仰調(diào)整的儀器。

先將樣品放置到樣品臺(tái)上，再將水準(zhǔn)泡或其他水平測(cè)量工具放置到被測(cè)樣品的上表面，通過(guò)調(diào)整儀器的四腳水平調(diào)整腳，將樣品的上表面調(diào)整至水平。此時(shí)，再在這個(gè)樣品的上表面滴上水滴。這樣，解決了接觸角的水滴前后、左右各個(gè)維度的前進(jìn)、后退角影響。但是，鏡頭部分的水平度怎么解決？雖然通過(guò)鏡頭的俯仰角度變化，可以調(diào)整至二維空間的俯視影響，但是，另一維空間內(nèi)的水平線的傾斜只能通過(guò)軟件修正解決。要注意的是，四個(gè)水平調(diào)整腳的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過(guò)的調(diào)整精度不會(huì)很高，操作非常不方便，對(duì)于解決三維空間內(nèi)的水平度動(dòng)輒0.5度甚至更低這樣的要求，是很難實(shí)現(xiàn)了。

綜合來(lái)講，僅僅提供整機(jī)調(diào)整水平和鏡頭俯仰調(diào)整的儀器無(wú)法解決俯視角度對(duì)接觸角測(cè)量的影響問(wèn)題，也無(wú)法解決接觸角測(cè)值三維水平調(diào)0.5度控制精度的要求。

2、當(dāng)俯視角度可調(diào)整的裝置中，測(cè)試液滴輪廓在光路的下方，如便攜式接觸角測(cè)量?jī)x以及部分公司著力強(qiáng)調(diào)的大樣品測(cè)試平臺(tái)的光路折轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的接觸角測(cè)量?jī)x中，俯視角度的影響將是無(wú)法消除的。因?yàn)椋瑹o(wú)論如何，其光路無(wú)法實(shí)現(xiàn)從側(cè)方觀察的視角，所以，采購(gòu)便攜式接觸角測(cè)量?jī)x以及光路折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的接觸角測(cè)量?jī)x時(shí)，請(qǐng)一定要注意。如果非要采購(gòu)相應(yīng)的接觸角儀，從如上模擬數(shù)據(jù)來(lái)講，其俯視角盡量要在0.5度以內(nèi)。如果俯視角比如在2度時(shí)，那么測(cè)試的接觸角值則不能低于60度，否則，誤差太大。

3、鏡頭俯視角度對(duì)于接觸角測(cè)值的影響是否可以通過(guò)軟件進(jìn)行修正？

回答是否定的。這里涉及到兩個(gè)概念：其一、鏡頭俯視僅僅影響接觸角測(cè)值的一個(gè)因素，其他更為關(guān)鍵的因素在于液滴的左、右、前、后三維空間的角度不一致性在缺少ADSA-RealDrop算法時(shí)，無(wú)法測(cè)得一個(gè)的接觸角值的問(wèn)題。其二、鏡頭俯視影響的角度值是非線性的無(wú)法進(jìn)行修正，主要是拍攝時(shí)的高度、弧度、倒影等等綜合影響下，修正無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4、便攜式接觸角測(cè)量?jī)x是能夠測(cè)試大樣品，如100寸大液晶屏的接觸角值的解決方案？

回答同樣是否定的。美國(guó)科諾提供的超長(zhǎng)工作距離顯微鏡頭，可以實(shí)現(xiàn)2.5米的超長(zhǎng)工作距離對(duì)于1mm小液滴的測(cè)值，視野范圍可以達(dá)到20mm*20mm左右。按此計(jì)算，該顯微鏡頭可以實(shí)現(xiàn)對(duì)5米寬度樣品的接觸角測(cè)值，這個(gè)尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100寸大液晶屏的接觸角測(cè)量的尺寸要求。

2011年和2013年，上海梭倫兩次申請(qǐng)了便攜式接觸角測(cè)量?jī)x的。一次申請(qǐng)的核心技術(shù)為俯視條件下沒(méi)有采用棱鏡結(jié)構(gòu)的便攜式接觸角測(cè)量?jī)x，一次申請(qǐng)的核心技術(shù)為雙棱鏡俯視條件下的便攜式接觸角測(cè)量?jī)x。雖然均已經(jīng)取得且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化銷售近20多臺(tái)的業(yè)績(jī)，但是，從具體使用效果來(lái)看，本文所提及的俯視條件下的接觸角測(cè)量的影響在小角度測(cè)量時(shí)非常大。同行的便攜式接觸角測(cè)量?jī)x在核心技術(shù)上仍然是俯視條件下接觸角測(cè)量，因而，也無(wú)法解決測(cè)值精度問(wèn)題。

特別是像液晶屏或大玻璃表面的接觸角測(cè)量均是小角度（甚至低于10度），接觸角測(cè)值受俯視影響非常大，本來(lái)測(cè)試接觸角值就是為了高精度的質(zhì)量控制，在沒(méi)有精度的條件下，采用便攜式的接觸角測(cè)量?jī)x的作用就沒(méi)有了。

當(dāng)然，便攜式接觸角測(cè)量?jī)x的便攜理念是可以用的。美國(guó)科諾2017年研制的常規(guī)機(jī)架條件下的小型化接觸角測(cè)量?jī)x，可以很方便攜帶，無(wú)需連接電源，甚至可以通過(guò)手機(jī)捕捉接觸角照片，是便攜概念的體現(xiàn)。如果您有如下需求，這款便攜式接觸角測(cè)量?jī)x是您的不二之選。

1、測(cè)試樣品很不規(guī)則；（通過(guò)同軸光技術(shù)、光源、鏡頭、樣品臺(tái)分離架設(shè)等實(shí)現(xiàn)）；

2、野外測(cè)值；

3、將測(cè)試結(jié)果到客戶處復(fù)測(cè)、重演示

等等

綜合如上論述，我們認(rèn)為，

（1）接觸角俯仰問(wèn)題在測(cè)試接觸角值時(shí)非常重要，俯視角度會(huì)明顯影響到接觸角測(cè)值結(jié)果。俯視角度的控制要求為低于0.5度。同時(shí)，俯視角度在便攜式接觸角測(cè)量?jī)x以及光路折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的接觸角測(cè)量?jī)x中表面得尤其突出，除非想論證或好奇俯視角度對(duì)于接觸角影響在這兩類儀器上的影響到底是多少，我們暫不建議用戶選購(gòu)我們的便攜式接觸角測(cè)量?jī)x或光路折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。對(duì)

（2）于不同意見(jiàn)，我們歡迎電郵我們，我們將及時(shí)根據(jù)技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行更改觀點(diǎn)。

（3）接觸角測(cè)量過(guò)程中的視角俯仰問(wèn)題歸根結(jié)底是如何或?qū)崿F(xiàn)鏡頭三維空間的水平調(diào)控制問(wèn)題和樣品臺(tái)的三維空間水平度調(diào)整問(wèn)題的同時(shí)實(shí)現(xiàn)。注意，我們這里提及的是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的概念而不是僅僅實(shí)現(xiàn)鏡頭或樣品臺(tái)水平的任一個(gè)的水平度問(wèn)題。同時(shí)，水平度控制的精度要求為0.5度以內(nèi)。目前技術(shù)而言，美國(guó)科諾的接觸角測(cè)量?jī)x，特別是SL200K系列以及C60系列接觸角測(cè)量?jī)x，由于如下功能或部件的提供，是如上要求的真正的接觸角測(cè)量?jī)x：

、可提供ADSA-RealDrop算法，實(shí)現(xiàn)了非軸對(duì)稱條件下的基于Young-Laplace方程擬合算法分析測(cè)量接觸角值，自動(dòng)修正重力或存在浮力時(shí)的影響，將表面張力、界面張力和接觸角綜合參考分析；

第二、提供了鏡頭三維空間調(diào)整功能（滾動(dòng)角平臺(tái)調(diào)整精度0.01度以及微分頭控制的鏡頭俯仰控制機(jī)構(gòu)（0.01mm））以及樣品臺(tái)獨(dú)立調(diào)整機(jī)構(gòu)（微分頭控制 0.01mm），可以實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)以及鏡頭同時(shí)進(jìn)行三維空間的水平調(diào)整功能

第三、彩色高清攝像機(jī)，從此接觸角測(cè)量不再“色盲”

第四、提供了紅寶石球檢定工具，用于檢定和調(diào)校接觸角測(cè)量?jī)x，真正解決俯仰角度對(duì)接觸角測(cè)值的影響（建議每年檢定和調(diào)校一次）

美國(guó)科諾接觸角測(cè)量?jī)x是您測(cè)量接觸角值、表面張力三明治分層效應(yīng)，做一個(gè)“面面俱到”分析界面化學(xué)的多“面”手的不二之選！