接觸角測量儀阿莎算法

　　接觸角測量儀是界面化學(xué)領(lǐng)域用于測試并評估固體以及固液界面物理化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)儀器，自1946年zisman教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明以來，歷經(jīng)多年發(fā)展，長期以來停留在量角器階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，過程中有日本、德國、美國的儀器廠商實(shí)現(xiàn)了量角器的簡單量角、WH法向圓和橢圓階段的發(fā)展，但其仍不改變其數(shù)碼量角器的本質(zhì)。自1983年A.W.Neumann教授團(tuán)隊(duì)提出ADSA－P算法以來，接觸角的測量真正進(jìn)入了界面化學(xué)的測量階段，其標(biāo)志性體現(xiàn)為將表面張力、接觸角、界面張力以及重力、浮力等綜合參與運(yùn)算分析并得出表面張力和接觸角值。與此同時(shí)，接觸角測量儀商業(yè)化的儀器中出現(xiàn)了兩個(gè)其他的代表，如Henson團(tuán)隊(duì)和SongbiHai團(tuán)隊(duì)（德系儀器）的基于Selectplane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(shè)，應(yīng)用于表面張力或界面張力等軸對稱條件下的測量則沒有問題，但運(yùn)用于接觸角測量由于如下兩個(gè)原因形成的非軸對稱性測量則顯然是不可靠的。

 

　　1、樣品上表面本身的水平度不好，由于重力作用導(dǎo)致左、右接觸角不一致；

 

　　2、樣品本身的粗糙度、化學(xué)多樣性、異構(gòu)性等原因?qū)е碌慕佑|角左、右不一致。

 

　　由于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(shù)或算法。

 

　　過程中，雖然美國科諾提出了真實(shí)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(chǔ)，在測值時(shí)受液滴量、圖像的局部輪廓以及重力、表面張力影響，測值精度與可靠性均存在較大缺陷。

 

　　阿莎算法（ADSA－RealDrop）算法基于整體輪廓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(jié)果中顯示出左、右兩個(gè)不同的角度值，從而為真正意義上的固體材料物理化學(xué)性質(zhì)的測量提供了一個(gè)可靠的工具，是界面化學(xué)測量領(lǐng)域的一個(gè)里程碑意義的突破。

 

　　從技術(shù)特征來講，阿莎算法可以實(shí)現(xiàn)單圖像多液滴的同時(shí)分析測量，從而將接觸角測量從2D真正進(jìn)化到3D時(shí)空。目前3D接觸角的測量可以為界面化學(xué)測量，材料物理化學(xué)性質(zhì)表征，材料表面清潔度測量等各種應(yīng)用提供科學(xué)、專業(yè)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表面等離子清洗后（PLASMA）的效果；

 

　　2、是目前為止解決接觸角滯后現(xiàn)象（表面粗糙度、化學(xué)多樣性、異構(gòu)性）的科學(xué)、合理的測值解決方案；

 

　　3、是目前為止接觸角測量科學(xué)的表征方法。慣常的前進(jìn)角、后退角以及滾動(dòng)角的測值方案無法用于準(zhǔn)確描述材料本身的性質(zhì)，而3D接觸角測量則可以為表征接觸角滯后提供一個(gè)全新的思維。

 

　　4、全面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(diǎn)影響（如selectplane法受局部選點(diǎn)或面處的參數(shù)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。而阿莎算法則基本真實(shí)液滴輪廓并運(yùn)用Young-Laplace方程進(jìn)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選擇。