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原文传递一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试装置及方法

专利名称：	一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试装置及方法
摘要：	本发明公开了一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试装置及方法，属于界面化学分析测试技术领域。其安装有主顶视摄像系统，采用两次计算方程组的方式，利用3D接触角液滴高度不变的特性，使用阿莎算法，测试得到顶视条件下固体材料的真实3D接触角值，可以为3D打印、晶圆光刻蚀流程、高分子材料、先进材料的研究提供可靠的材料分析工具，测值精度高，操作方便，具有非常高的推广价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海梭伦信息科技有限公司
发明人：	施建辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910178457.4
公开号：	CN109738337A
代理机构：	上海怡恩专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	牟俊玲
分类号：	G01N13/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N13
申请人地址：	201800 上海市嘉定区安亭镇宝安公路4435号-323号
主权项：	1.一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试方法，其特征在于: 通过喷射针头在固体表面喷射一个微升级的液滴，记录下液滴的体积，将液滴的顶视轮廓捕捉成图像并保存于电脑；对液滴顶视轮廓边缘进行查找，得到边缘所有坐标点数据，记为Xn/Yn，再将所有边缘坐标点进行最小二乘优化，得到中心点位置以及以该中心点为中心360°辐射的不同的宽度值，记为xn；以喷射的液滴的体积值和如上最小二乘优化得到的轮廓拟合圆方程得到的宽度值xn作为边界条件，采用龙格库拉法求解，达到边界条件后，得到相应的接触角值（θ）和高度值（Z），此接触角值为最优接触角值；利用液态探针液体的流动性特质，如上第一次最小二乘得到的高度值（Z）在沿中心360度辐射条件下形成的不同宽度xn的高度值与此高度值完全相等，以各宽度xn和高度值（Z）作为边界条件，得到各自的3D接触角值θn，通过统计方法，得到3D接触角的概率分布以及标准差。 2.根据权利要求1所述的一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试方法，其特征在于:对于接触角大于90度的液滴，按如下步骤进行优化；探针液体装入一个石英玻璃制成的方形容器中，将被测试固体样品旋转于该石英玻璃方形容器中，在固体材料的上喷射一个气泡并记录下体积V，此时，气泡与固体材料形成的接触角值小于90度，通过第一次拟合非轴对称顶视气泡轮廓得到接触角值与相应的高度值Z，再第二次拟合得到非轴对称顶视气泡的3D接触角值。 3.根据权利要求2所述的一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试方法，其特征在于: 气泡形成的方式也可以用如下方式实现: 将固体放置到支架上后，在固体样品的下表面形成气泡，并在固体样品的下方安装顶视主摄像机和镜头，完成超过90度的固体材料的真实3D接触角测量。 4.根据权利要求1所述的一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试方法，其特征在于:得到最优宽度值x后，以液滴的体积值和最优宽度值x作为边界条件，得到相应的接触角值（θ）和高度值（Z），此接触角值为最优接触角值。 5.一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试装置，包括底座、支架、样品台和背景光源，其特征在于:还包括顶视主摄像机、顶视镜头、同轴光源、镜头XY两轴调整机构、进样品XY两轴调整机构、注射系统、侧视辅摄像机和侧视镜头，所述镜头XY两轴调整机构安装在所述支架上，镜头XY两轴调整机构上安装有相配合的顶视主摄像机、顶视镜头和同轴光源，顶视镜头位于所述样品台上方，所述进样品XY两轴调整机构安装在支架上，所述注射系统安装在进样品XY两轴调整机构上，支架上还设有相配合的侧视辅摄像头和侧视镜头，所述侧视镜头位于所述样品台侧方。 6.根据权利要求5所述的一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试装置，其特征在于:所述支架为L型支架。 7.根据权利要求5所述的一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试装置，其特征在于:所述注射系统包括注射泵、微量进液器和喷射针头。 8.根据权利要求5所述的一种顶视法测试固体材料3D接触角值的测试装置，其特征在于:所述样品台包括两维水平调整样品台和XYZ三维调整样品台控制机构。
所属类别：	发明专利