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接觸角測量儀阿莎算法及其優越性

發布日期: 2020-07-03
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接觸角測量儀是界麵化學領域用於測試並評估固體以及固液界麵物理化學性質的基礎儀器,自1946年zisman教授團隊發明以來,曆經多年發展,長期以來停留在量角器階段。隨著計算機技術的發展,過程中有日本、德國、美國的儀器廠商實現了量角器的簡單量角、WH法向圓和橢圓階段的發展,但其仍不改變其數碼量角器的本質。自1983年A.W.Neumann教授團隊提出ADSA-P算法以來,接觸角的測量真正進入了界麵化學的測量階段,其標誌性體現為將表麵張力、接觸角、界麵張力以及重力、浮力等綜合參與運算分析並得出表麵張力和接觸角值。與此同時,接觸角測量儀商業化的儀器中出現了兩個其他的代表,如Henson團隊和SongbiHai團隊(德係儀器)的基於Select plane算法的Young-Laplace方程擬合算法。但無論是ADSA-P算法還是Young-Laplace方程擬合算法,其均存在軸對稱假設,應用於表麵張力或界麵張力等軸對稱條件下的測量則沒有問題,但運用於接觸角測量由於如下兩個原因形成的非軸對稱性測量則顯然是不可靠的。
 
1、樣品上表麵本身的水平度不好,由於重力作用導致左、右接觸角不一致;
 
2、樣品本身的粗糙度、化學多樣性、異構性等原因導致的接觸角左、右不一致。
 
由於接觸角評估的重要性,需要提出更為可靠的接觸角測量新技術或算法。
 
過程中,雖然美國科諾提出了真實液滴法(RealDrop)、雙圓切線法以及雙橢圓切線法(微分算法)等擬合圖像的算,但是,這些算法仍以簡單的圖像幾何測量為基礎,在測值時受液滴量、圖像的局部輪廓以及重力、表麵張力影響,測值精度與可靠性均存在較大缺陷。
 
阿莎算法(ADSA-RealDrop)算法基於整體輪廓Young-Laplace曲線,擬合整體輪廓的左、右不同角度值,其顯著特征為測值結果中顯示出左、右兩個不同的角度值,從而為真正意義上的固體材料物理化學性質的測量提供了一個可靠的工具,是界麵化學測量領域的一個裏程碑意義的突破。
 
從技術特征來講,阿莎算法可以實現單圖像多液滴的同時分析測量,從而將接觸角測量從2D真正進化到3D時空。目前3D接觸角的測量可以為界麵化學測量,材料物理化學性質表征,材料表麵清潔度測量等各種應用提供科學、專業的工具。
 
阿莎算法和3D接觸角測量儀可以真正解決:
1、單液滴即可以判斷出如芯片、晶圓、wafer、LED、LCD表麵等離子清洗後(PLASMA)的效果;
 
2、是目前為止解決接觸角滯後現象(表麵粗糙度、化學多樣性、異構性)的科學、合理的測值解決方案;
 
3、是目前為止接觸角測量科學的表征方法。慣常的前進角、後退角以及滾動角的測值方案無法用於準確描述材料本身的性質,而3D接觸角測量則可以為表征接觸角滯後提供一個全新的思維。
 
4、全麵提升了接觸角測量的精度。以往的所有算法中或受局部測點影響(如select plane法受局部選點或麵處的參數影響,切線法受接觸線位置噪聲影響、橢圓及圓擬合受整體輪廓軸對稱影響),在測值精度上均無法保證。而阿莎算法則完全基本真實液滴輪廓並運用Young-Laplace方程進行擬合分析,因而,在算法而言,阿莎算法是接觸角或水滴角測量的必然之選。
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