[实用新型]真实液滴法的便携式接触角和界面张力测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用真实液滴法拟合Young-Laplace方程的测试方法的便携式接触角和表界张力测试装置，属于化学界面分析仪器领域。 

背景技术

液-液界面张力、液-气表面张力以及固-液接触角值等基本指标是表征物质物理化学性质的基本参数，接触角是指在固体水平平面上滴上一小滴液滴，固体表面上的固－液－气三相交界点处，其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所形成的角度，见附图1。接触角测试是分析固-液界面物理化学性质的最主要手段，通过测试所得到的接触角值，经过Equation of state算法，仅使用一种液滴就可以非常准确的分析得出固体的表面张力值（达因值），而液-液界面张力以及液-气表面张力的测试也是物理化学分析中最主要的物性指标。 

目前，接触角和界面张力测试仪器通常均是标准设计的仪器，体积大，需要市电供电，不利于携带或野外作业，也利于复杂样品、大尺寸样品的测值，如现有专利资料库中《基于高速图像处理的液体表界面动态特性测量分析仪》专利号：200610050811.8和200620103753.6，《一种静态接触角的自动检测方法》专利号201010288857.X，《接触角及表面能测量装置》专利号：201010600278.4，《测量接触角装置》专利号：200710142656.7，《一种自洁玻璃接触角的在线测量方法》专利号：200710008521.1等。 

2011年8月，本公司申请的专利《采用真实液滴法的便携式接触角测试装置》（专利号：ZL201120310388.7）中已经对这样的便携装置作了一个简单的描述，但该装置中在光学成像系统、背景光照明系统以及整体控制结构上均比较简单，在实际应用于产品时存在很多不足。为此，我们对该便携式测试接触角和界面张力的装置进行了进一步优化。 

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题及不足，本实用新型提供了一种改进的真实液滴法的便携式接触角和界面张力测试装置，实现便携、野外测值、可测试大尺寸样品的目的，整体设计理念为小型、通过简单的供电方式实现装置的正常运行。 

本实用新型的目的是通过如下的技术方案实现的。 

真实液滴法的便携式接触角和界面张力测试装置，包括：仪器主体，摄像机，转轴，主动皮带轮，主控板，皮带张紧压轮，顶杆传动杆，从动皮带轮，丝杆，传动结构，微量进样器，偏光片，导轨，三通阀门，棱镜支架，聚四氟下底板，棱镜，鲁尔接头，针头，遮光片，传动机构，石英玻璃柔光片，LED背景灯。 

仪器主体上安装有摄像机和主控板，摄像机连接主控板，仪器主体另一侧设置有三通阀门，微量进样器的下端连接三通阀门， 微量进样器的顶端连接有顶杆传动杆，顶杆传动杆联接传动结构，传动结构连接丝杆，丝杆通过传动皮带连接皮带主动轮和皮带从动轮，皮带上设置有皮带张紧压轮，皮带主动轮和皮带从动轮套于丝杆上，皮带主动轮连接的丝杆上置有转轴、进液旋钮、移液旋转钮，导轨与传动结构连接，微量进样器通过导液管连接至带有鲁尔接头的针头。 

本实用新型提供了一个适合大尺寸样品表面测试的光学成像结构，具体包括：一个垂直安装的摄像机，其通讯接口为USB2.0或USB3.0接口；一个与摄像机相连接的远心镜头；远心镜头的最前端通过一个节圈连接一个偏振光镜片；一个90度棱镜安装到一个棱镜支架上，然后固定到装置的仪器主体上。由此，可以形成一个将液滴成像光路从水平转向垂直的光路折转结构。 

提供一个适合大尺寸样品表面测试的背景光源结构，具体包括：一组LED灯组合成背景光源后，光路以垂直方向安装到一个连接支架上；一个石英玻璃柔光片同样以光路垂直向安装到连接支架上；一个90度棱镜安装到一个棱镜支架上，然后固定到装置的仪器主体上；仪器主体一侧加工一个侧槽，插入一个遮光片，以降低背景光在小液滴接触角测值时的光线反射，进一步优化液滴轮廓边缘的清晰度。由此，可以形成一个将背景光路从水平转向垂直的光路折转结构。 

通过上述两个光路折转结构，可以完成测试从标准的侧面拍摄接触角或界面张力所需图像到俯拍图片的光路转变，从而完成可以将装置放到被测物表面进行测值。