接觸角測量儀/水滴角測量儀3D接觸角測量技術進展－TOF相機應用

美國科諾在界面化學分析儀器行業提出了3D接觸角測量儀的概念，并成功研制成功了兩種可用于3D接觸角或水滴角測量的模式。*種是基于樣品臺水平旋轉模式的3D接觸角測量儀或水滴角測量儀；第二種是基于3D接觸角鏡頭（多90度棱鏡轉化的3D接觸角測量儀）；目前，公司正在研制基于TOF相機的3D接觸角測量儀。TOF相機作為世界的3D測量技術，在界面化學測量，甚至分析測試領域沒有任何技術文獻顯示有相關資料。所以，美國科諾在TOF相機應用的研究是遠遠于世界同行的，TOF相機的應用同時也是測量領域的一項的黑科技。

目前*的3D接觸角測量方式為基于TOF相機（飛行時間相機Time of Flight）3D接觸角測量技術。技術核心包括3D攝像系統（TOF相機）以及顯微鏡頭，反射光板等。通過液滴對紅外光的干涉引起的距離變化，識別液滴輪廓并計算得到相應的深度信息和圖像輪廓信息。通過3D建模，實現3D接觸角的復原與測試、分析。下圖顯示了深度信息條件下的懸滴水滴滴落前的TOF相機成像信息。可以看出，圖像明顯出現深度信息的變化。

3D接觸角測量儀包括普通的接觸角測量儀或水滴角測量儀測試3D條件下接觸角值的意義在于進一步評估材料基于化學多樣性、表面粗糙度以及異構性導致的接觸角滯后現象，通過測試3D接觸角值分析固體材料自身的表面自由能。同時，可為構建納米結構仿生材料、新材料、新功能材料等提供一個更為科學的基于界面化學的分析工具。3D接觸角測量技術包括阿莎算法（實現非軸對稱條件下的Young-Laplace方程擬合分析），這個也是接觸角測量儀區別于普通的數碼量角器（僅提供圓擬合、橢圓擬合、切線法（局部擬合技術）的所謂的接觸角測量儀）。在行業發展方面，國內的接觸角測量儀廠商大部仍停留在數碼量角器階段，部分廠商雖宣稱具有Young-Laplace方程擬合技術，但實事上哪怕與德國同行的Young-Laplace方程擬合還存在非常大的差距，根本是偽Young-Laplace。而國外的大部分Young-Laplace方程擬合算法仍然為軸對稱分析方法，無法達到接觸角測量或水滴角測量在絕大多數情況下是非軸對稱的液滴的測試需求。非軸對稱本身是由材料本身的接觸角滯后原因造成。因而，阿莎算法目前是*的可適用于真正的材料接觸角測量的算法。

美國科諾作為界面化學行業的者，在3D接觸角測量或水滴角的測量方面已經作出了貢獻，著行業測量技術的新發展。