接触角测量仪成像系统的选择

       接触角测量仪的检测系统发展是经历了从目测量角器（Goniometer）到视频影像系统（ video base）的转变。上世纪的接触角测量仪是以目测量角器为主流的，随着计算机的发展，以视频系统为检测器的接触角测量仪也迅猛发展起来。20年来，接触角测量仪的视频系统也经历了从模拟相机到数字相机的转变过程，目前市场的主流是USB数字工业相机，由于个别厂家的误导，使客户往往陷入到“ 盲目追求ZD视频速度和ZD分辨率”的误区。 在此，我们将数字相机的选择介绍给大家： 

       数字相机按照接口标准不同，可以分为1394相机、USB相机、CameraLink相机以及Gige相机四种。其中CameraLink接口相机能够解决大数据量传送问题；Gige接口相机能够解决长距离、快速传输问题；而1394相机和USB接口相机具有简单易用、性价比高等特点；

       数字相机最基础功能就是将光信号转变成为有序的电信 号。选择合适的相机也是接触角测量仪视频系统设计中的重要环节，工业相机不仅是直接决定所采集到的 图像分辨率、图像质量等。

好的工业相机应具有高精度、高清晰度、低噪声等特点，而且通过计算机可以编程 控制曝光时间、亮度、增益等参数，另外图像窗口无级缩放，带有外触发输入等功能。 

衡量工业相机主要参数：

1. 分辨率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于工业数字相机一般是直接 与光电传感器的像元数对应的，

2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于工业数字数字相机一般还会有10Bit、12Bit等。

3. ZD帧率（Frame Rate）：相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机机为每秒采集的行数（Hz）。

4. 曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）：对于工业线阵相机都是逐行曝光的方式，可以 选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间； 面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，工业数字相机一般都提供外触发采图的功 能。快门速度一般可到10微秒，高速相机还可以更快。

5. 像元尺寸（Pixel Size）：像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小。目前工业数 字相机像元尺寸一般为3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

6. 光谱响应特性（Spectral Range）：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是 350nm－1000nm，一些相机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去

       通常高清图像采集，想要达到预期的高清效果，只有高清工业相机是不够的，高清工业镜头也是整个系统所不能缺少的。我们还应注意一个要素—传感器的尺寸（或者说是像素大小）。对于同样像素的传感器，传感器的大小决定了其单个像素的大小，也就决定了成像的清晰程度。

举例来说，市面上我们常见的500万像素工业相机大多对应2/3"（1"）传感器，2/3"传感器对应成像规格为8.8mm×6.6mm，粗略估计单个像素点的大小大概为3.4μm×3.4μm；而常见300万像素产品大多只有1/3"（1/2"）大小，1/3"传感器对应成像规格为4.8mm×3.6mm，同样可算得单个像素点的大小大概是2.4μm×2.4μm。由此，300万像素传感器与500万像素传感器相比，总像素虽然相差了近一倍，但是由于传感器面积小了一倍，单个像素小了1μm，而也这正是影响整个画面清晰度的重要因素。

       由此得出，图像的清晰度不只是看总像素，也不是单看工业摄像机或者传感器，而是要结合传感器尺寸看单个像素的大小，再选择匹配的工业镜头。用户在选配设备的时候既要理性看待"超高像素和速度"之说。

       使用接触角测量仪测量表面/界面张力时，张力专用注射针将作为“标尺”。 所以注射针的选择就变得至关重要。如何选择张力专用注射针呢？ 

       (1) 用于形成液滴的注射针的管口必须尽可能WM无瑕，无瑕疵，而且呈规则的圆形。其表面 的化学属性也应尽量均匀、同一，以保证待测液体能均匀地润湿管端口表面，形成一ZX轴对称 的液滴。

       (2) 同样非常重要的是：选择一适当尺寸（外径）的注射针，来形成用于测量 IFT 的悬滴或上升 气泡。管口的尺寸 (直径) 将直接影响形成的液滴的形状，为了保证测量的准确性和精度，液滴的形状应尽可能地偏离球形。应避免采用管口尺寸 (直径) 太小的注射针来形成悬滴，请参照下表选择一适当尺寸（外径 o.d.）的注射针用于测量。

使用接触角测量仪测量表面/界面张力时，张力专用注射针将作为“标尺”。 所以注射针的选择就变得至关重要。如何选择张力专用注射针呢？

(1) 用于形成液滴的注射针的管口必须尽可能完 美无瑕，无瑕疵，而且呈规则的圆形。其表面的化学属性也应尽量均匀、同一，以保证待测液体能均匀地润湿管端口表面，形成一中 心轴对称的液滴。

 (2) 同样非常重要的是：选择一适当尺寸（外径）的注射针，来形成用于测量 IFT 的悬滴或上升气泡。管口的尺寸 (直径) 将直接影响形成的液滴的形状，为了保证测量的准确性和精度，液滴的形状应尽可能地偏离球形。应避免采用管口尺寸 (直径) 太小的注射针来形成悬滴，请参照下表选择一适当尺寸（外径 o.d.）的注射针用于测量。

接触角测量仪的检测系统发展是经历了从目测量角器（Goniometer）到视频影像系统（ video base）的转变。上世纪的接触角测量仪是以目测量角器为主流的，随着计算机的发展，以视频系统为检测器的接触角测量仪也迅猛发展起来。20年来，接触角测量仪的视频系统也经历了从模拟相机到数字相机的转变过程，目前市场的主流是USB数字工业相机，由于个别厂家的误导，使客户往往陷入到“ 盲目追求最 大视频速度和最 大分辨率”的误区。 在此，我们将数字相机的选择介绍给大家：

数字相机按照接口标准不同，可以分为1394相机、USB相机、CameraLink相机以及Gige相机四种。其中CameraLink接口相机能够解决大数据量传送问题；Gige接口相机能够解决长距离、快速传输问题；而1394相机和USB接口相机具有简单易用、性价比高等特点；

数字相机最基础功能就是将光信号转变成为有序的电信 号。选择合适的相机也是接触角测量仪视频系统设计中的重要环节，工业相机不仅是直接决定所采集到的 图像分辨率、图像质量等。

好的工业相机应具有高精度、高清晰度、低噪声等特点，而且通过计算机可以编程 控制曝光时间、亮度、增益等参数，另外图像窗口无级缩放，带有外触发输入等功能。

衡量工业相机主要参数

1. 分辨率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于工业数字相机一般是直接 与光电传感器的像元数对应的，

2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于工业数字数字相机一般还会有10Bit、12Bit等。

3. 最 大帧率（Frame Rate）：相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机机为每秒采集的行数（Hz）。

4. 曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）：对于工业线阵相机都是逐行曝光的方式，可以 选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间； 面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，工业数字相机一般都提供外触发采图的功 能。快门速度一般可到10微秒，高速相机还可以更快。

5. 像元尺寸（Pixel Size）：像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小。目前工业数 字相机像元尺寸一般为3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

6. 光谱响应特性（Spectral Range）：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是 350nm－1000nm，一些相机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去

通常高清图像采集，想要达到预期的高清效果，只有高清工业相机是不够的，高清工业镜头也是整个系统所不能缺少的。我们还应注意一个要素—传感器的尺寸（或者说是像素大小）。对于同样像素的传感器，传感器的大小决定了其单个像素的大小，也就决定了成像的清晰程度。

举例来说，市面上我们常见的500万像素工业相机大多对应2/3"（1"）传感器，2/3"传感器对应成像规格为8.8mm×6.6mm，粗略估计单个像素点的大小大概为3.4μm×3.4μm；而常见300万像素产品大多只有1/3"（1/2"）大小，1/3"传感器对应成像规格为4.8mm×3.6mm，同样可算得单个像素点的大小大概是2.4μm×2.4μm。由此，300万像素传感器与500万像素传感器相比，总像素虽然相差了近一倍，但是由于传感器面积小了一倍，单个像素小了1μm，而也这正是影响整个画面清晰度的重要因素。

由此得出，图像的清晰度不只是看总像素，也不是单看工业摄像机或者传感器，而是要结合传感器尺寸看单个像素的大小，再选择匹配的工业镜头。用户在选配设备的时候既要理性看待"超高像素和速度"之说。

凝胶成像系统是种专门设计用于核酸凝胶、蛋白质凝胶、微孔板、平皿等的图像采集、分析的分析系统。
凝胶成像系统特点如下：
* 2/3 英寸单色CCD, 12-bit, 1344×1024分辨率
* F 1.2，C-卡口镜头，保证大进光量和成像速度
* 凝胶成像分析拥有灵敏度性，可检测低至0.1 ng EB染色的DNA
* 自动曝光方式，以达到的动态成像范围
* 凝胶成像拥有多重积分功能，增加灵敏度
* 紧凑暗箱设计，有全接触门、顶部白光和紫外保护的凝胶视窗
* FireWire（IEEE-1394）PC接口，使数据快捷而简便传输
* 推拉式滤片盘设计，可方便更换滤光片
* 凝胶成像含EB滤片，另两种滤片可选（SYBR Gold ，SYBR Green）

利用接触角测量仪对一个样品进行接触角测量，可以（不充分地、粗略地）划分为以下步骤：

1. 样品准备/制备：包括获取样品，必要时对样品进行切割和/或预处理，使其能够为仪器所容纳和符合仪器对可测量样品的要求；

2. 获取所需要的测试液体：包括采购/制备，纯化，和取出用于测量的份量（portion）；

3. 把上面准确好的测试液体灌装到仪器的液体分配系统；必要时，对整个加液系统（包括管路、连接处和加液针管）进行清洗和除气；

4. 将上面准备好的样品放置到仪器的测量平台，并调节好（三维）位置，必要时，包括设定/确定起始测量位置；

5. 根据设定的测量任务，对样品进行测量：这可以是单一位置/多个位置，采用单种液体/多种液体，静态/动态，前进接触角/后退接触角/接触角滞后，液滴起始滑动角等复杂程度差异很大的、不同的测量任务；

6. 测量完成后，对测量结果进行要求的计算、分析，给出结果，必要时根据结果和要求，发出警告信息（如测量结果不符合预先设定的要求范围）；

7. 下载样品，为下一个测量作准备。

近几年来，国内的接触角测量仪这个小的专业领域也跟其他很多行业一样，在一些企业的带动下，逐步进入了“ 低品质，低价格”竞争的怪圈中。这种恶意的价格竞争阻止了接触角测量仪的发展。要想走出这个怪圈。接触角测量仪的新功能开发才是未来的发展方向。

我们会分多次给大家介绍接触角测量仪的新功能：

1 俯视和侧视相结合同时测量接触角的功能 该功能突破了传统侧视测量的方法，把接触角的测量从”点“测量拓展到了“点+线” 的同时测量。

2 非接触式注射功能 该功能突破了传统注射单元只能控制注射速度的瓶颈。实现了电动注射单元的注射速度和加速度的双重控制。该功能为超疏水材料的测量提供了有利的帮助。

3 双液滴同时注射同时计算的功能 该功能突破时传统的单一液滴注射的模式，实现了同体积不同液滴的同时注射，使“一键式”测量固体表面自由能变成了现实。

(未完待续）

       接触角测量仪开发出的新功能有助于接触角测量仪的升级换代，有助于接触角测量仪未来市场的发展和提升，我们继续向大家介绍接触角测量仪的ZX功能—滞留力测量。

      在传统接触角测量仪上增加了滞留力专用旋转台和视频同步触发系统，使实时动态滞留力的测量变成了现实。

       固体材料固定在滞留力专用旋转台之上，在快速旋转状态下置于材料表面上的液滴受离心力驱动产生横向水平滑动的趋势，迫使液滴形状发生变化。当离心驱动力达到ZD滞留力数值的时候，液滴沿材料表面发生横向水平滑动。在这一动态过程中，仪器利用视频同步触发技术准确的抓拍到液滴形状和位置变化的一系列照片并记录相对应的旋转速度，通过软件自动处理得到滞留力数据以及前进接触角和后退接触角的变化曲线和ZD值。滞留力能够直接反映液体和固体之间界面上的相互作用力。

       利用滞留力和动态接触角同步测量功能，可以分析滑动过程中滞留力和液滴形状变化等因素之间的相互关系。

       滞留力测量--动态测量与力测量的WM结合，更能准确表达润湿过程的实际应用，例如：农药在叶面的润湿与滞留；飞机表面除冰，水下相互作用力测量等等。

       专用旋转台的引入和视频触发系统的改进，整体提升了接触角测量仪的品质，将其带入到了第二代接触角测 量仪的新时代。

       接触角测量仪是指通过观测液体在固体表面形成的液滴，测量液滴的形状来确定液体在固体表面的接触角的测量设备。光学接触角测量仪主要由光源、注射单元、样品台、视频图像系统、专业测量分析软件五大部分组成：

-光源采用高亮度高均匀LED冷光源，图像亮度可手动和软件调节；

-注射单元可采用自动注射单元或微分头手动注射单元；

-样品台调节方式为X/Y/Z三轴精密导轨调节，移动行程为100/100/50 mm(X/Y/Z)，样品台尺寸100×100mm，载重(max)是12Kg；

-视频图像系统采用1.9倍变焦光学镜头，分辨率1280×960pixel，相机速度54fps@1280×960pixel，视野范围4.7×3.5~12×9.2(mm×mm)；视频系统可选配6.5/8.6/12.9/45倍变焦光学镜头和高速相机，适合于复杂功能的应用；

-专业测量软件，具有成像清晰度判别功能，选用程序模板操作时软件显示操作向导，可以完成一键测量。

除了上面提到的接触角测量仪的基础配置外，还可以选配如下附加功能及附件：

- 6.5/8.6/12.9/45倍变焦高速视频系统

- 表面界面张力测量模块

- 滞留力旋转台

- 非接触式注射功能

- 全自动倾斜台

- 双液滴注射功能

- 温度控制单元

- 单一纤维接触角测量模块

- 俯视法测量模块

- 振荡滴扩张流变模块

- 全自动临界胶束浓度(CMC)测量模块

- Washburn 法粉末接触角的测量模块

凝胶成像系统实现了分辨率、检测灵敏度和动态学范围统。并覆盖了化学发光、荧光、可见光等所有凝胶成像域。凝胶成像系统配有专业图像分析软件，这是个全智能化凝胶分析软件，功能齐全，上手容易，在凝胶分析域已得到了广泛的应用。

 凝胶成像系统这些应用域包括有： 

- 化学发光成像（仅RT-ECL和350） 
- 荧光成像（ImageQuant RT ECL, 350, 300） 
- 可见光成像 

- 凝胶、胶片、杂交膜成像分析 

从上面的分析我们可以看出凝胶成像系统的应用范围实际上非常广，能对各种成像都能方便、迅速、准确的处理，包括1D 蛋白质条带、2D 斑点密度、蛋白质或DNA/RNA分子定量、电泳迁移率、PCR、自动菌落计数、物距测量等。

多功能化学发光成像系统是集凝胶成像、发光成像功能于一体的多功能成像系统，并且可以定制多色荧光成像模块，内置电脑与15.6寸大尺寸触控显示屏结合，运行流畅，触屏反应灵敏，操作更加快速、便捷，并且更大程度的节；主要用于核酸电泳成像、Western Blot化学发光成像、考马斯亮蓝成像。多级制冷CCD，降温快，极大的保证了长时间曝光下的暗电流小，搭载大光圈电动镜头，提高了成像的灵敏度和画质。多种激发光源和多位滤光轮，满足更多实验需求。

产品特点：

1.机身采用抗冲击性，耐热性、耐低温材料，抽屉式开门设计，简化操作步骤，并且保证了仪器密闭性。

2.此机型为一体式设计，内置电脑与15.6寸大尺寸触控显示屏结合，运行流畅，触屏反应灵敏，操作更加快速、便捷，并且更大程度的节约了仪器占用空间。

3.专业科研级制冷CCD相机与原装进口F0.8大光圈镜头匹配，极大的提高了信号采集的灵敏度，成像速度更快，画质更好。

4.紫外光源采用高能效稳定镇流器，效率大于80%，延长灯管寿命，平均开关机次数高达4万次。

5.自主开发智能化操作软件，中英文任意切换，多种拍摄模式，全方位、多角度操作，集图像采集、处理、报告于一体，操作界面简洁，使用方便，容易掌握。

6.Western blot成像可一键自动拍摄，系统根据拍摄时信号情况，自动预估所需曝光时间，然后进行拍摄，使操作更加智能化。