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      1. 全自動接觸角測量儀
        (Fully Automatic Contact Angle Meter - faCAM)

        什么是自動?什么是全自動?

        這二個概念就像所有的其它修飾詞一樣,都非常模糊和不確定,而且是因領域/行業而異、隨著時間、場合和人的期望不斷地演化的。沒有人對全自動下過確切的定義,也沒有什么機器或儀器是完全自動的。

        自動或全自動接觸角測量儀,顧名思義,就是具有一定的自動化程度,能夠或多或少地、自動地完成/實現測量任務中的某些部分/環節的儀器。在這里,

        自動 == 不需要操作人員的任何介入或協助,也即,不依賴于人的在場或控制

        如果我們說,我們研發了一臺全自動接觸角測量儀,我想多數用戶不會期待,這臺儀器也能夠為他制作測量的樣品,采購所需要的試劑,然后把準備好的樣品放置到樣品臺上,并進行測量,輸出結果;完成測量后還能夠幫他處理好樣品和廢試劑等。但是在有些場合,“把準備好的樣品放置到樣品臺上” 和 “完成測量后還能夠幫他處理好樣品” 卻要求必須是能夠自動地實現的。

        所以要討論這一概念,有必要把整個測量過程劃分成一個一個的環節,然后再來討論所指的自動化涉及/包括了哪一些環節,這些已經自動化的環節占了整個過程的多大比例,從而確定自動化的程度。

        對一個樣品進行接觸角測量,可以(不充分地、粗略地)劃分成以下的環節:

        1. 樣品準備/制備:包括獲取樣品,必要時對樣品進行切割和/或預處理,使其能夠為儀器所容納和符合儀器對可測量樣品的要求;

        2. 獲取所需要的測試液體:包括采購/制備,純化,和取出用于測量的份量(portion);

        3. 把上面準確好的測試液體灌裝到儀器的液體分配系統;必要時,對整個加液系統(包括管路、連接處和加液針管)進行清洗和除氣;

        4. 將上面準備好的樣品放置到儀器的測量平臺,并調節好(三維)位置,必要是,包括設定/確定起始測量位置;

        5. 根據設定的測量任務,對樣品進行測量:這可以是單一位置/多個位置,采用單種液體/多種液體,靜態/動態,前進接觸角/后退接觸角/接觸角滯后,液滴起始滑動角等復雜程度差異很大的、不同的測量任務;

        6. 測量完成后,對測量結果進行要求的計算、分析,給出結果,必要時根據結果和要求,發出警告信息(如測量結果不符合預先設定的要求范圍);

        7. 下載樣品,為下一個測量作準備。

        對以上的每個環節,還可以再細分。比如環節(5)至少包括以下的步驟:

        1. 加液的自動控制:加液速度/體積/體積范圍/到達各個體積點后的延遲時間控制等;

        2. 液滴轉移:指定體積的液體或形成的指定體積的液滴必須自動地轉移到樣品表面;

        3. 液滴出現/形成在固體表面的自動檢測:這樣可以自動地將液滴壽命歸零,這對動態測量非常重要;

        4. 自動確定液滴在固體表面的基線(baseline)位置:這是影響隨后的接觸角測量準確度的關鍵步驟;

        5. 在指定的時間點自動地啟動測量:包括液滴輪廓的自動檢測,對輪廓的自動分析和計算;

        6. 自動結束測量:當對當前液滴的測量完成后,自動終止測量,為下一個測量作好準備;

        7. 必要時,自動移動到下一個樣品位置:這可以通過移動樣品,或者通過移動儀器的測量裝置部分(measuring head),來實現;

        8. 其中還可能包括對測量所需要的其它硬件組件的自動控制,如自動控制傾斜臺、樣品升降臺、樣品或量裝置位移軸等。

        對于目前市場上多數的所謂的自動或全自動接觸角測量儀,其中的自動化所涉及的可能僅限于上面的環節(5)和(6),而且多數也只涉及這一大環節中的某些部分分環節。

        如果一臺接觸角測量儀,它能夠完全自動地完成上述的環節(5)和(6),那么,基于這一領域目前的總體發展水平,它應該可以被稱為自動或全自動接觸角測量儀。

        我們目前的儀器,除了完全能夠完成環節(5)和(6)之外,也能夠充分實現環節(3),并且可以在需要時,完成環節(4)和(7)。

        相關視頻:

        采用非接觸式加液單元實現全自動接觸角測量
        前進接觸角/后退接觸角/接觸角滯后性的全自動測量
        大面積樣品表面的全自動掃描測繪(Surface Mapping)

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