[发明专利]干涉法液体接触角测量仪

说明书

本发明公开了一种干涉法液体接触角测量仪，包括激光发射器、干涉捕捉模块、图像接口、支撑臂、底座、调平螺丝和水平仪。调节调平螺丝使得水平仪气泡位于中央时，激光便会经过发生器垂直入射到液滴上。经过空气和固体接触面反射的光束满足相干条件，干涉捕捉模块会在液体的上部空间内识别相干形成的条纹，并将捕捉到的光学信息转化为电信号经过图像接口传输至外部计算机，在外部计算机上即可显示出干涉条纹。运用干涉方程和对干涉条纹的最大横向宽度进行测量得出液滴的横向和纵向宽度，横纵宽度与液滴中包含接触角的边长参数。最后正切函数计算出液滴接触角的数值。本干涉法液体接触角测量仪，读数精确，易于上手，数据处理简便，提高了实验精度。

技术领域

本发明涉及一种干涉法液体接触角测量仪，尤其是简便、直观、实用、精确的测量仪器。

背景技术

当前实验室中，对于液体接触角的测量有两类方法：一是微分圆法；另一类是拉普拉斯-杨法。但是这两种方法的误差很大，并且数学处理非常复杂，对于精度要求较高的接触角计算并不能很好满足。传统的方法利用几何近似，微小估计得出的接触角范围不超过20度，因此具有很大的局限性。

发明内容

为了克服液体接触角的局限性，以及测量误差大、测量范围小的缺点，本发明提供一种测量液体接触角的仪器。通过向液滴垂直发射激光，激光通过液滴与空气和固体的接触面分别反射，由于这两部分反射光来源于同一光源，并且振动方向相同，频率和相位差保持恒定，进而满足相干条件，因此可以得到明暗相间的条纹。通过数学计算得出条纹间距和液滴纵向高度的关系，再通过观察条纹得到液滴的横向宽度，运用正切函数得到液滴的接触角，进而实现精准方便的测量。

本发明解决其问题采取的技术方案是:干涉法液体接触角测量仪,包括激光发射器、干涉捕捉模块、图像接口、支撑臂、底座、调平螺丝和水平仪。将测量仪器放置在实验操作台上，调节水平仪使得气泡位于中央位置。激光器发射的激光垂直入射到液滴上，根据相干条件，经过液滴两次反射的激光会在空间产生相干效应，该效应被干涉捕捉模块识别，通过图像接口引出的数据线连接至电脑可以观察到具体的干涉条纹。通过数学计算得出条纹间距和液滴任意点纵向高度的关系，再通过观察条纹的位置分布得到对应的横向宽度。最后运用正切函数得到液滴的接触角，进而实现精准方便的测量。激光发射器、干涉捕捉模块、图像接口构成接触角测量回路。

上述干涉法液体接触角测量仪中，激光应垂直照射到液滴上。垂直入射的激光保证了干涉光线沿着同一路线相干，同时也确定了相干光线完全被干涉捕捉模块捕捉，进而将干涉图像传输给电脑。

本发明有益的效果是：干涉法液体接触角测量仪，通过对激光的干涉条纹进行数学分析求解，即可得到有关接触角的相关参数，再运用正切函数便可以求出液体接触角的具体数值。由于采用激光干涉测量，大大降低了读数带来的误差，减少了计算步骤，显著提高实验精准度，简化了实验流程。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明进行进一步说明。

图1为本发明设计图。

图2为本发明原理图。

图中1.干涉光捕捉模块，2.激光发射器，3.支撑臂，4.水平仪，5.图像接口，6.调平螺丝，7.底座。

具体实施方式

【实施例1】

干涉法液体接触角测量仪包括干涉光捕捉模块(1)、激光发射器(2)、支撑臂(3)、水平仪(4)、图像接口(5)和调平螺丝(6)。先调节位于底座下端的调平螺丝(6)使得水平仪(4)的气泡位于中央，同时也保证激光能够由激光发射器(2)垂直发射到液滴上。

【实施例2】