[发明专利]一种接触角测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种接触角测量装置及测量方法，属于界面化学分析仪器领域。接触角测量装置包括真空箱、设置在真空箱内的调节基座、设置在调节基座上的加热板、设置在真空箱上并位于加热板上方的高频熔炼炉和超声波激震组以及设置在真空箱上的测量组，测量方法包括利用加热板或高频熔炼炉将待测熔样完全熔化；利用超声波激震组对待测熔样与待测基体的润湿界面施加超声波；工业CCD摄像机实时采集待测熔样润湿时的轮廓图像数据并输入计算机，再利用接触角分析模块进行图像处理，得到待测熔样与待测基体的接触角大小。本发明便于操作又提高了接触角测量的精确性,提高了适用性和灵活性，并具有结构紧凑、测量方便的优点。

技术领域

本发明涉及界面化学分析仪器领域，具体涉及一种接触角测试装置及测试方法。

背景技术

固-液接触角是表征物质物理化学性质的重要参数。在界面化学分析领域中，接触角测试是分析固-液界面物理化学性质的主要手段。但是在高温环境下，由于材料物理化学变化和高温下温度梯度等原因，测量高温下液体与固体的接触角十分困难。目前，接触角测量方法主要采用座滴法和悬滴法，在设计接触角测试仪时，通常只能实现一种方法测量。传统接触角测试仪采用管式炉结构，存在放样空间狭小、操作不便、测量精度不高等缺点，并且只能采用座滴法测量，

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种接触角测试装置及测试方法，具体技术方案如下：

一种接触角测量装置，包括：真空箱、设置在真空箱内的调节基座、设置在调节基座上的加热板、设置在真空箱上并位于加热板上方的高频熔炼炉和超声波激震组以及设置在真空箱上的测量组，真空箱外侧设有与真空箱连通的真空泵；测量组包括设置在真空箱上的观察口、设置在观察口上的工业CCD摄像机以及与工业CCD摄像机连接的计算机，计算机内设有接触角分析模块。

本发明中操作人员将待测熔样和待测基体放置在真空箱内，打开真空泵并将真空箱内部抽成真空环境，利用加热板对待测基体进行预热，同时将待测熔样置于待测基体上，或者将待测熔样置于高频熔炼炉中，加热直至熔样完全熔化。当待测熔样完全熔化、让待测熔样与待测基体接触后，利用超声波激震组对待测熔样与待测基体的润湿界面施加超声，然后工业CCD摄像机实时采集待测熔样润湿时的轮廓图像数据并输入计算机，再利用接触角分析模块进行图像处理，便可得到待测熔样与待测基体的接触角，本发明既可以通过加热板对待测熔样和待测基体一起进行加热并使待测熔样熔化，也可以将待测熔样置于高频熔炼炉中加热，同时利用加热板对待测基体进行预热，其目的是防止过热的待测熔样滴落在待测基体上，造成热震损伤。

作为优选，超声波激震组包括设置在真空箱上的变幅杆、设置在变幅杆上的水冷装置、设置在水冷装置上的换能器、设置在换能器上的冷却风扇以及与换能器连接的超声波电源，超声波电源可产生振幅和频率均可调的超声波信号。

本发明中超声波电源产生电信号，经换能器转换成声信号，再经变幅杆调节振幅后作用于待测基体表面，水冷装置和冷却风扇防止真空箱内的热量顺着变幅杆传递到换能器里，将换能器烧坏。

作为优选，真空箱远离观察口的一侧设有采光口，采光口上设有采光灯，采光灯上设有与采光灯连接的光源控制器。

本发明中采光灯为拍摄润湿图像提供背景光源，通过光源控制器调节采光灯的光源强度。

作为优选，真空箱上设有进气口，进气口上设有与进气口连通的气瓶。

本发明中真空泵将真空箱内部抽成真空环境后，操作人员可打开气瓶阀门并往真空箱内充填惰性气体。

作为优选，真空箱上设有排气口。

本发明通过设置在真空箱内的排气口，便于真空箱进行排气，散热等操作。

作为优选，变幅杆采用的材料为耐高温的铌合金。

一种接触角测量方法，包括以下步骤：