מכשירי מדידת זווית מגע אופטית יכולים להקליט תמונות טיפות ולנתח באופן אוטומטי את צורת הטיפות. צורת הטיפות היא פונקציה של מתח פני השטח הנוזלי, כוח הכבידה והבדלי הצפיפות והלחות בין דגימות נוזליות שונות לבין מדיום הסביבה.
על משטחים מוצקים, צורת הטיפות וזווית המגע תלויות גם בתכונות של המוצק (כגון אנרגיה חופשית מפני השטח ומורפולוגיה). התמונות שהתקבלו נותחו בשיטת התאמת פרופיל הטיפות כדי לקבוע את זווית המגע ואת מתח הפנים. ניתן לחשב את האנרגיה החופשית מפני השטח של החומר על ידי ביצוע מדידות זווית מגע באמצעות מספר נוזלים עם מתחי פנים ידועים.
העיקרון של שיטת ניתוח תמונה בודק זווית מגע
שיטת ניתוח תמונה היא שיטה פשוטה למדידה או חישוב של זווית המגע בין נוזל למשטח מוצק על ידי הטלת טיפת נוזל העונה על הנפח הנדרש על פני השטח המוצקים באמצעות טכנולוגיית ניתוח תמונה. כמכשיר של שיטת ניתוח תמונה, הרכיבים הבסיסיים שלה אינם בנוסף למקור האור, שלב הדגימה, העדשה, מערכת רכישת התמונה וזווית מערכת הדגימה שיש לקבל.
השיטה לחישוב זווית המגע מבוססת בדרך כלל על מודל מתמטי מסוים, כגון טיפה יכולה להיחשב כחלק מכדור או חרוט, ולאחר מכן ערך זווית המגע מחושב על ידי מדידת פרמטרים ספציפיים כגון רוחב /גובה או על ידי התאמה ישירה. משוואת יאנג-לפלס מתארת את הקשר בין הפרש הלחצים הפנימי והחיצוני של ממשק סגור, העקמומיות של הממשק והמתח הבין-פרצופי, וניתן להשתמש בה כדי לתאר במדויק את קווי המתאר של טיפה צירית-סימטרית, כדי לחשב את זווית המגע שלה.
ההרכב הבסיסי של המכשיר: מקור אור, שלב דגימה, עדשה, מערכת רכישת תמונה, מערכת הזרקת דגימה.
העיקרון של בודק זווית המגע של שיטת שני הלוחות
כאשר הלוח המוצק מוכנס לתוך הנוזל, רק כאשר הזווית בין משטח הצלחת לנוזל היא בדיוק זווית המגע, המשטח הנוזלי יתרחב היישר לצומת התלת-פאזי ללא כיפוף. אחרת, משטח הנוזל יתכופף. לכן, שינוי החדרת הלוח הזווית היא עד שאין כיפוף ליד הצומת התלת-פאזי של המשטח הנוזלי. בשלב זה, הזווית בין משטח הצלחת לבין פני השטח הנוזליים היא זווית המגע.
טנסיומטריה בודק זווית מגע
שיטה זו נקראת לעתים שיטת לוח וילהלמי למדידת זווית המגע, והעיקרון הספציפי הוא כדלקמן: לוחית דגימה מוצקה שקועה בנוזל הבדיקה. בשל מתח הפנים של הנוזל והאנרגיה החופשית מפני השטח של המוצק, תא העומס יחוש את כוח המשיכה A למטה F (כוח הרטבה)
בוחן זווית מגע בשיטת מדידת ארבעה מעברים
בודק זווית המגע משמש בעיקר למדידת זווית המגע של האבקה. העיקרון הבסיסי של בודק זווית מגע זה הוא שהמרווח בין החלקיקים המוצקים בצינור המכיל את האבקה שווה ערך לצרור נימים. הפעולה הנימית הופכת את הרטיבה הנוזל על פני השטח של האבקה המוצקה חודר לתוך עמוד האבקה. מאחר שפעולת הנימים תלויה במתח הפנים של הנוזל ובזווית המגע למוצק, מדידת החדירות של הנוזל עם מתח פנים ידוע בעמודת האבקה יכולה לספק את המגע של הנוזל לידיעת זווית האבקה.