[实用新型]一种微气囊三维形貌的测量装置

说明书

本实用新型公开了一种微气囊三维形貌的测量装置，包括扫描装置、载物装置，扫描装置包括光谱共焦传感器、二维微位移平台和压电微动系统，载物装置与扫描装置连接；光谱共焦传感器设在载物装置下方，由二维微位移平台和压电微动系统带动，可沿X轴、Y轴、Z轴三向的位移；二维微位移平台设在光谱共焦传感器下方，带动光谱共焦传感器沿X轴、Y轴向的位移和扫描运动；压电微动系统设在光谱共焦传感器和二维微位移平台中间，可带动光谱共焦传感器沿Z轴向的位移，调节光谱共焦传感器的焦点位置和工作区域。有利于分析固液气三相接触中的微结构和液体阻力的影响规律问题，具有精度高、测量效率高的特点。

技术领域

本实用新型涉及界面科学微观测量领域，尤其是涉及一种微气囊三维形貌的测量装置。

背景技术

液体在固体表面的润湿性是固液界面的一种重要特性。润湿性主要取决于固体表面的化学组成和表面微观几何形貌，通常用固液气三相交界点上固液界面与固气界面切线之间的夹角θ——接触角来表示，如图1所示。超疏液(Superomniphobic)表面是指θ大于150°的表面。在超疏液表面上，根据Cassie润湿状态模型，液体只与粗糙度轮廓形貌的轮廓峰上部接触，无法完全浸润到间距较小的轮廓谷中，使气体不能完全逃逸从而滞留在轮廓谷中形成了为数众多的“微气囊”，并与轮廓峰共同起到了支撑液体的作用。这种情况下，固液界面的复合接触状态被称为固液气三相接触(Three Phase Cantact，TPC)结构，并在接触面上形成了不连续的固—液—气边界。

现有研究中，凡涉及界面科学中的固液界面现象和性质研究，集中于探索微纳结构表面上微气囊所构成的气体层厚度及其稳定性。微气囊具有微纳尺度、无色、深藏等特性，使得长期以来使用常规探测手段难以准确获得其三维几何参数，成为制约对液体减阻性作用机理深入探索的重要影响因素。在固液气三相接触的研究中，通常采用包括光谱法在内的多种方法被用来检测气体层厚度。

然而受现有的微气囊检测方法的局限，不能准确反映气囊的数量和实际形状，使测量结果具有较大的片面性。双波长反射干涉显微镜测量法在水平方向的分辨率较低，不适用于复杂粗糙表面的气膜厚度测量。全内反射(TIR)显微镜测量法得到的表面微气囊图像均为二维，对于各向异性的表面来说，二维数据无法准确反映气囊的微观形貌，具有一定的局限性，制约了固液气三相接触研究的发展。在降低环境压力和湿度的情况下，液滴在超疏水表面会发生弹跳，这代表着固液气三相接触发生变化，与此同时固液间阻力也发生了变化。这代表环境因素也是不可忽视的影响因素。目前，环境因素对微观尺度上固液气三相接触和液体阻力的影响规律和机理并没有得到揭示。此外研究发现电场可以对固液表面张力也就是对固体表面的润湿性产生影响，这种现象被称为电润湿效应。然而电场对于固液气三相接触和液体阻力的影响同样没有得到揭示。因此，测量在微观尺度下表面微气囊的三维几何参数，有利于分析固液气三相接触中的微结构和液体阻力的影响规律问题。所以需要一种微气囊三维形貌的测量装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于用于解决上述技术问题，提供一种微气囊三维形貌的测量装置，有利于分析固液气三相接触中的微结构和液体阻力的影响规律问题，具有精度高、测量效率高的特点。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：一种微气囊三维形貌的测量装置，包括扫描装置、载物装置，扫描装置包括光谱共焦传感器、二维微位移平台和压电微动系统，载物装置与扫描装置连接；光谱共焦传感器设在载物装置下方，由二维微位移平台和压电微动系统带动，可沿X轴、Y轴、Z轴三向的位移；二维微位移平台设在光谱共焦传感器下方，带动光谱共焦传感器沿X轴、Y轴向的位移和扫描运动；压电微动系统设在光谱共焦传感器和二维微位移平台中间，可带动光谱共焦传感器沿Z轴向的位移，调节光谱共焦传感器的焦点位置和工作区域。