視頻光學(xué)接觸角測量儀的歷史長可以追溯到1946年Zisman教授團(tuán)隊的Goniometer（量角器時代），可以認(rèn)為Zisman教授團(tuán)隊是世界量角器法接觸角測量儀的制造者，而不是在商業(yè)化宣傳中的其他廠家。需要注意的是，自1946年Zisman教授團(tuán)隊發(fā)明了量角器法測試接觸角儀的相當(dāng)一段時間內(nèi)，“接觸角測量儀”一直停留在了“量角器階段”。雖然，20世紀(jì)70－80年代，隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新型的數(shù)碼技術(shù)以及WH法、圓擬合法、切線法、橢圓擬合法等軟件技術(shù)應(yīng)用到了“量角器”方式的“接觸角測量儀”中，但是，其本質(zhì)上仍然停留在用幾何量角的方式量測一個簡單的幾何參數(shù)階段，而非嚴(yán)格意義上進(jìn)入?yún)⒄战缑婊瘜W(xué)原理、公式等進(jìn)行界面化學(xué)分析的階段。直至1983年A.W.Neumann教授團(tuán)隊從真正意義上解決了Young-Laplace方程算法的Fortan語言解算并編制真正的可商業(yè)化的程序后，真正意義上的接觸角測量儀才進(jìn)入界面化學(xué)分析階段。但是，以來國外商業(yè)化儀器廠商技術(shù)保密（另一種可能是商業(yè)化的儀器廠商同樣沒有能力解決相關(guān)技術(shù)問題）以及國內(nèi)技術(shù)發(fā)展的滯后等等原因造成了中國對于接觸角測量儀的理解仍舊停留在了“數(shù)碼量角器階段”，從目前中國銷售的商業(yè)的所謂“接觸角測量儀”可見一斑。具體的接觸角測量儀與數(shù)碼量角器的區(qū)別以及Young-Laplace方程的四代不同算法的區(qū)別、優(yōu)缺點(diǎn)請參考美國科諾提供的相關(guān)PPT以及文獻(xiàn)中。

另一個接觸角測量儀領(lǐng)域一直被忽視或被商業(yè)化的接觸角測量儀廠商不愿意提及的關(guān)鍵技術(shù)是俯視條件下接觸角測值是否真有影響？同時，接觸角測量儀生產(chǎn)廠通常均會提供一個調(diào)整鏡頭俯仰角度的調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整俯仰角度。是不是就此可以認(rèn)為，這樣的調(diào)整就能夠解決俯視條件下接觸角測值受影響的問題？是不是光路折轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)真是是世界的光路結(jié)構(gòu)，適合接觸角測量？便攜式或手持式接觸角測量儀測值精度是否是可信的？測試100寸大液晶屏（OLED或LCD）只能是便攜式接觸角測量儀？等等，一系列事實上涉及到俯視視角角度條件下的接觸角測量問題一直在困擾著用戶。

商業(yè)化的接觸角測量儀廠商通常會告訴用戶，俯視條件下接觸角測值不會影響很大。部分商業(yè)化的接觸角測量儀廠商也在不遺余力地宣傳便攜式接觸角測量儀。但事實果真如這些接觸角測量儀廠商所宣稱的那么好，那么簡單？

先看一個動圖解釋：（如需要相關(guān)俯視條件下測試接觸角的原理以及模擬數(shù)據(jù)EXCEL和PPT文檔，請聯(lián)系我們工程師）

再看一個俯視條件下接觸角測量誤差值的圖表：

相關(guān)模擬計算的數(shù)據(jù)如下表所示：

可以看出來，俯視條件下，只要超過0.5度的俯視角，對于小于30度以下的接觸角值的影響是非常大的。對于超過100度接觸角的液滴的測量的影響相對小一些。因而，結(jié)論非常簡單，俯視條件下接觸角測量時會受俯視角的影響，且影響非常明顯。

1、通過鏡頭的俯仰角度的調(diào)整是否可以實現(xiàn)修正俯視條件下接觸角測值所受的影響？

俯視條件下接觸角測量，終的光路或視角仍舊保留在被測液滴的側(cè)方而非上方時，鏡頭俯仰角度調(diào)整僅僅是接觸角測量解決俯視角度影響的方法的一部分，不能僅僅依靠調(diào)整鏡頭俯仰角度來解決俯視條件下接觸角測值的影響問題。由于樣品上表面本身可能存在的水平度問題（三維空間的水平度），即使通過整機(jī)調(diào)整水平，但無法確保鏡頭的水平度與樣品的水平保持一致。因而，合理、完善的解決方案是，首先解決鏡頭的三維空間的水平（注意，不僅僅是俯仰這個二維度調(diào)整），然后再解決樣品臺的三維空間水平調(diào)整問題。

換言之：

（1）僅僅提供整機(jī)調(diào)整水平和鏡頭俯仰調(diào)整的儀器，在測值之前，先將鏡頭調(diào)整至水平狀態(tài)。再將樣品放置到樣品臺上進(jìn)行測值。

，假設(shè)樣品的上表面放置到樣品臺上后與樣品臺面保持水平的。但是，能夠確保在鏡頭水平的時候，樣品臺的上表面的水平度與鏡頭的水平度是一致的？即鏡頭水平時，樣品臺的水平度由于加工精度的問題，很難是水平的。第二，如果樣品本身就是不水平的。那么測值的意義在沒有ADSA-RealDrop算法時就沒有了，因為，此時會明顯存在左、右接觸角的變化（前進(jìn)、后退角）。雖然，通過鏡頭的俯仰角度變化可以實現(xiàn)角度變化如±3°，但是，請記住，接觸角測值所用的液滴本身在三維空間里已經(jīng)形成了左、右、前、后各種維度均不對稱了。俯仰角度僅僅是針對鏡頭而言的，不是針對整體接觸角測量而言的。

（2）換一種調(diào)整水平度的方式控制僅僅提供整機(jī)調(diào)整水平和鏡頭俯仰調(diào)整的儀器。

先將樣品放置到樣品臺上，再將水準(zhǔn)泡或其他水平測量工具放置到被測樣品的上表面，通過調(diào)整儀器的四腳水平調(diào)整腳，將樣品的上表面調(diào)整至水平。此時，再在這個樣品的上表面滴上水滴。這樣，解決了接觸角的水滴前后、左右各個維度的前進(jìn)、后退角影響。但是，鏡頭部分的水平度怎么解決？雖然通過鏡頭的俯仰角度變化，可以調(diào)整至二維空間的俯視影響，但是，另一維空間內(nèi)的水平線的傾斜只能通過軟件修正解決。要注意的是，四個水平調(diào)整腳的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過的調(diào)整精度不會很高，操作非常不方便，對于解決三維空間內(nèi)的水平度動輒0.5度甚至更低這樣的要求，是很難實現(xiàn)了。

綜合來講，僅僅提供整機(jī)調(diào)整水平和鏡頭俯仰調(diào)整的儀器無法解決俯視角度對接觸角測量的影響問題，也無法解決接觸角測值三維水平調(diào)0.5度控制精度的要求。

2、當(dāng)俯視角度可調(diào)整的裝置中，測試液滴輪廓在光路的下方，如便攜式接觸角測量儀以及部分公司著力強(qiáng)調(diào)的大樣品測試平臺的光路折轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的接觸角測量儀中，俯視角度的影響將是無法消除的。因為，無論如何，其光路無法實現(xiàn)從側(cè)方觀察的視角，所以，采購便攜式接觸角測量儀以及光路折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的接觸角測量儀時，請一定要注意。如果非要采購相應(yīng)的接觸角儀，從如上模擬數(shù)據(jù)來講，其俯視角盡量要在0.5度以內(nèi)。如果俯視角比如在2度時，那么測試的接觸角值則不能低于60度，否則，誤差太大。

3、鏡頭俯視角度對于接觸角測值的影響是否可以通過軟件進(jìn)行修正？

回答是否定的。這里涉及到兩個概念：其一、鏡頭俯視僅僅影響接觸角測值的一個因素，其他更為關(guān)鍵的因素在于液滴的左、右、前、后三維空間的角度不一致性在缺少ADSA-RealDrop算法時，無法測得一個的接觸角值的問題。其二、鏡頭俯視影響的角度值是非線性的無法進(jìn)行修正，主要是拍攝時的高度、弧度、倒影等等綜合影響下，修正無法實現(xiàn)。

4、便攜式接觸角測量儀是能夠測試大樣品，如100寸大液晶屏的接觸角值的解決方案？

回答同樣是否定的。美國科諾提供的超長工作距離顯微鏡頭，可以實現(xiàn)2.5米的超長工作距離對于1mm小液滴的測值，視野范圍可以達(dá)到20mm*20mm左右。按此計算，該顯微鏡頭可以實現(xiàn)對5米寬度樣品的接觸角測值，這個尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100寸大液晶屏的接觸角測量的尺寸要求。

2011年和2013年，上海梭倫兩次申請了便攜式接觸角測量儀的。一次申請的核心技術(shù)為俯視條件下沒有采用棱鏡結(jié)構(gòu)的便攜式接觸角測量儀，一次申請的核心技術(shù)為雙棱鏡俯視條件下的便攜式接觸角測量儀。雖然均已經(jīng)取得且已經(jīng)實現(xiàn)市場化銷售近20多臺的業(yè)績，但是，從具體使用效果來看，本文所提及的俯視條件下的接觸角測量的影響在小角度測量時非常大。同行的便攜式接觸角測量儀在核心技術(shù)上仍然是俯視條件下接觸角測量，因而，也無法解決測值精度問題。

特別是像液晶屏或大玻璃表面的接觸角測量均是小角度（甚至低于10度），接觸角測值受俯視影響非常大，本來測試接觸角值就是為了高精度的質(zhì)量控制，在沒有精度的條件下，采用便攜式的接觸角測量儀的作用就沒有了。

當(dāng)然，便攜式接觸角測量儀的便攜理念是可以用的。美國科諾2017年研制的常規(guī)機(jī)架條件下的小型化接觸角測量儀，可以很方便攜帶，無需連接電源，甚至可以通過手機(jī)捕捉接觸角照片，是便攜概念的體現(xiàn)。如果您有如下需求，這款便攜式接觸角測量儀是您的不二之選。

1、測試樣品很不規(guī)則；（通過同軸光技術(shù)、光源、鏡頭、樣品臺分離架設(shè)等實現(xiàn)）；

2、野外測值；

3、將測試結(jié)果到客戶處復(fù)測、重演示

等等

綜合如上論述，我們認(rèn)為，

（1）接觸角俯仰問題在測試接觸角值時非常重要，俯視角度會明顯影響到接觸角測值結(jié)果。俯視角度的控制要求為低于0.5度。同時，俯視角度在便攜式接觸角測量儀以及光路折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的接觸角測量儀中表面得尤其突出，除非想論證或好奇俯視角度對于接觸角影響在這兩類儀器上的影響到底是多少，我們暫不建議用戶選購我們的便攜式接觸角測量儀或光路折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。對

（2）于不同意見，我們歡迎電郵我們，我們將及時根據(jù)技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行更改觀點(diǎn)。

（3）接觸角測量過程中的視角俯仰問題歸根結(jié)底是如何或?qū)崿F(xiàn)鏡頭三維空間的水平調(diào)控制問題和樣品臺的三維空間水平度調(diào)整問題的同時實現(xiàn)。注意，我們這里提及的是同時實現(xiàn)的概念而不是僅僅實現(xiàn)鏡頭或樣品臺水平的任一個的水平度問題。同時，水平度控制的精度要求為0.5度以內(nèi)。目前技術(shù)而言，美國科諾的接觸角測量儀，特別是SL200K系列以及C60系列接觸角測量儀，由于如下功能或部件的提供，是如上要求的真正的接觸角測量儀：

、可提供ADSA-RealDrop算法，實現(xiàn)了非軸對稱條件下的基于Young-Laplace方程擬合算法分析測量接觸角值，自動修正重力或存在浮力時的影響，將表面張力、界面張力和接觸角綜合參考分析；

第二、提供了鏡頭三維空間調(diào)整功能（滾動角平臺調(diào)整精度0.01度以及微分頭控制的鏡頭俯仰控制機(jī)構(gòu)（0.01mm））以及樣品臺獨(dú)立調(diào)整機(jī)構(gòu)（微分頭控制 0.01mm），可以實現(xiàn)樣品臺以及鏡頭同時進(jìn)行三維空間的水平調(diào)整功能

第三、彩色高清攝像機(jī)，從此接觸角測量不再“色盲”

第四、提供了紅寶石球檢定工具，用于檢定和調(diào)校接觸角測量儀，真正解決俯仰角度對接觸角測值的影響（建議每年檢定和調(diào)校一次）

美國科諾接觸角測量儀是您測量接觸角值、表面張力三明治分層效應(yīng)，做一個“面面俱到”分析界面化學(xué)的多“面”手的不二之選！