全自动接触角测量仪
(Fully Automatic Contact Angle Meter - faCAM)

什么是自动?什么是全自动?

这二个概念就像所有的其它修饰词一样,都非常模糊和不确定,而且是因领域/行业而异、随着时间、场合和人的期望不断地演化的。没有人对全自动下过确切的定义,也没有什么机器或仪器是完全自动的。

自动或全自动接触角测量仪,顾名思义,就是具有一定的自动化程度,能够或多或少地、自动地完成/实现测量任务中的某些部分/环节的仪器。在这里,

自动 == 不需要操作人员的任何介入或协助,也即,不依赖于人的在场或控制

如果我们说,我们研发了一台全自动接触角测量仪,我想多数用户不会期待,这台仪器也能够为他制作测量的样品,采购所需要的试剂,然后把准备好的样品放置到样品台上,并进行测量,输出结果;完成测量后还能够帮他处理好样品和废试剂等。但是在有些场合,“把准备好的样品放置到样品台上” 和 “完成测量后还能够帮他处理好样品” 却要求必须是能够自动地实现的。

所以要讨论这一概念,有必要把整个测量过程划分成一个一个的环节,然后再来讨论所指的自动化涉及/包括了哪一些环节,这些已经自动化的环节占了整个过程的多大比例,从而确定自动化的程度。

对一个样品进行接触角测量,可以(不充分地、粗略地)划分成以下的环节:

  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,必要是,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。

对以上的每个环节,还可以再细分。比如环节(5)至少包括以下的步骤:

  1. 加液的自动控制:加液速度/体积/体积范围/到达各个体积点后的延迟时间控制等;

  2. 液滴转移:指定体积的液体或形成的指定体积的液滴必须自动地转移到样品表面;

  3. 液滴出现/形成在固体表面的自动检测:这样可以自动地将液滴寿命归零,这对动态测量非常重要;

  4. 自动确定液滴在固体表面的基线(baseline)位置:这是影响随后的接触角测量准确度的关键步骤;

  5. 在指定的时间点自动地启动测量:包括液滴轮廓的自动检测,对轮廓的自动分析和计算;

  6. 自动结束测量:当对当前液滴的测量完成后,自动终止测量,为下一个测量作好准备;

  7. 必要时,自动移动到下一个样品位置:这可以通过移动样品,或者通过移动仪器的测量装置部分(measuring head),来实现;

  8. 其中还可能包括对测量所需要的其它硬件组件的自动控制,如自动控制倾斜台、样品升降台、样品或量装置位移轴等。

对于目前市场上多数的所谓的自动或全自动接触角测量仪,其中的自动化所涉及的可能仅限于上面的环节(5)和(6),而且多数也只涉及这一大环节中的某些部分分环节。

如果一台接触角测量仪,它能够完全自动地完成上述的环节(5)和(6),那么,基于这一领域目前的总体发展水平,它应该可以被称为自动或全自动接触角测量仪。

我们目前的仪器,除了完全能够完成环节(5)和(6)之外,也能够充分实现环节(3),并且可以在需要时,完成环节(4)和(7)。

相关视频:

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