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接触角計測装置 Theta シリーズ(Biolin Scientific社)

 

接触角計 Thetaシリーズ全てのモデルは新たに業界最高水準のハイスピード、高解像度カメラを搭載することによって新次元の接触角計測、画像観察を可能にしています。

接触角計測装置 Theta

高い拡張性の高機能接触角計測装置

シリンジタイプからディスポーザブルまで自動ディスペンサー搭載可能な高い拡張性の接触角計測装置です。

接触角計測装置 Theta (Biolin)

 

接触角計測装置 Theta Lite

コンパクトで低価格ながら充実した機能の接触角計測装置

接触角計測装置としてはコンパクトで低価格ながらハイスピード、高解像度カメラを搭載することによってポータブルタイプとは一線を画した高精度の接触角の測定、画像観察を可能としました。更に上位機種と同じソフトウェアを使用しディスペンサーもシリンジタイプ並びに好評なディスポーザブルタイプをデゥアルでかつセミオートで使用できる機能を持たせています。エントリークラスからミドルクラスまでの幅広いユーザー様にお使いいただけるモデルです。

接触角計測装置 Theta Lite (Biolin)

 

接触角計測装置 Thetaシリーズの特徴

接触角計測装置 Thetaシリーズ全てのモデルはFireWireカメラとLED光源を採用し、高画質を実現しています。画質のクオリティーは液滴プロファイルのフィッティングにも影響を与え、接触角の計算には重要な要素となります。

 

ベーシックな静的接触角測定・動的接触角測定

静的接触角または動的接触角(前進/後退接触角)の測定が可能です。液滴の体積の計算も可能で、最小0.1nlまで計算する事ができます。トリガーを使って着滴の瞬間から画像撮影する事ができ、ぬれの高い試料の接触角測定に有効です。ハイスピードカメラのオプションもあります。

静的接触角又は動的(前進/後退接触角)の測定

 

ペンダントドロップ法による表面張力計測

ペンダントドロップもしくはリバースペンダントドロップ法による表面/界面張力計測が可能です。

ペンダントドロップ法による表面張力計測

 

メニスカス測定

表面張力が非常に低い試料においては、ぬれ性が高く液滴がすばやく広がる為セシルドロップ法による接触角測定が難しくなります。このような場合はメニスカスを測定する事によって評価が可能です。

表面張力が非常に低い試料

 

ベーシックな静的接触角・動的接触角測定

サーキュレーターやヒーターを接続して温調を行う事もできます。

ベーシックな静的接触角・動的接触角測定

 

表面自由エネルギーの計算

全てのCAMモデルに表面自由エネルギー計算ソフトが標準装備されています。
  • Zisman Plot, Wu, Van Oss, Acid-Base, OWRK, Simple Fowkes, Extended Fowkes,
    Schultz 1, Schultz 2, Equation of State,

 

カーブフィティング

いびつな形の液滴画像でも、いびつなプロファイルを切り捨て、正常なプロファイル部分の画像範囲をフレームで囲い選択する事によって、フィッティング可能です。
  • Young-Laplace
  • Bashforth-Adams
  • Circular
  • Polynomial

 

アプリケーションに特化したパーツ類

オートディスペンサー(ディスポーザブルチップタイプ)

接触角計 ディスポーザブルチップ

ディスポーザブルチップを使用する事により、インクや溶剤などシリンジの洗浄が困難な試料に適しています。
ポリプロピレン製ディスポーザブルチップ50, 200, 1000μlから選択可能です。
  • 最大吐出容量 700μl:精度 0.5μl
  • 最大吐出容量 140μl:精度 0.1μl
  • 最大吐出容量 28μl:精度 0.02μl
吐出と吸入による動的接触角(前進/後退接触角)の測定、ペンダントドロップによる表面張力の測定も可能です。

 

 オートディスペンサー(シリンジタイプ)

様々な径のシリンジ を使用する事により微細領域の接触角測定に適しています。
吐出と吸入による動的接触角(前進/後退接触角)の測定、ペンダントドロップによる表面張力の測定も可能です。
  • PCインターフェース:USB
  • 1mlシリンジ使用(スタンダード)
  • 精度0.1μl

オートディスペンサー(シリンジタイプ)

 

オートマルチディスペンサー(シリンジタイプ)

オートマルチディスペンサー(シリンジタイプ)

1mlシリンジを4本搭載し、バルブを自動切換えする事ができます。
各シリンジで異なる試料を使用して接触角を測定する事ができる為、表面自由エネルギーの測定、微細領域の測定に適しています。
吐出と吸入による動的接触角(前進/後退接触角)の測定、ペンダントドロップによる表面張力の測定も可能です。
  • PCインターフェース:USB
  • 1mlシリンジ使用(スタンダード)
  • 精度0.1μl

 

オートサンプルステージ

接触角計測オートサンプルステージ

左右(X方向)に自動制御する事ができます。オートディスペンサーと組み合わせて使用する事によって、連続着滴が可能です。
  • 最大試料サイズ:150mm(幅)x150mm(奥行き)x45mm(高さ)
  • 位置決め精度:0.1mm

接触角計測装置の応用分野

表面張力計 / 接触角計の応用分野

濡れ性/親水性 フォトレジストを基板へ均一に塗布する為の濡れ性評価
コーターの塗布改善の為の濡れ性評価
インキの濡れによる印刷適正の評価
撥水性/疎水性 自動車用ワックスなどの雨水に対する撥水性評価
フッ素コーティングのレインコート・雨傘用の布の雨水に対する撥水性評価
接着性/付着性 接着剤の接着性評価
金型からの樹脂の離型製の評価
コーティング剤、乳化剤などの金属・高分子・紙などに対する適正評価
清浄度評価 液晶ガラス、シリコンウエハー等の表面清浄度の評価
洗浄性 脱脂槽への界面活性剤投与量の制御
その他 超臨界二酸化炭素の高圧セル内の接触角測定、界面活性剤・潤滑油・洗剤・化粧品・塗料等の評価

接触角計測装置 Thetaシリーズ仕様

接触角測定方法と液滴プロファイル

Theta Thetaライト
静的接触角
セシルドロップ
静泡法
キャプティブバブル
静的表面/界面張力
ペンダントドロップ
セミ動的表面/界面張力
リバースペンダントドロップ
メニスカス
前進接触角
後退接触角
滑落角
表面自由エネルギー計算ソフト Zisman Plot, Wu, van Oss Acid-Base,
OWRK, Simple Fowkes, Extended Fowkes,
Schultz 1, Schultz 2, Equation of State,

 

フィッティング

Theta Thetaライト
Young-Laplace
Bashforth-Adams 要ソフトウェア
オプション
Circular 要ソフトウェア
オプション
Polynomial 要ソフトウェア
オプション

 

装置仕様

Theta Thetaライト
接触角測定範囲 0-180度、精度0.1度、
左右の接触角を各々算出
0-180度、精度0.1度、
左右の接触角を各々算出
表面・界面張力測定範囲 0.01~999 mN/m、
精度0.01 mN/m
0.01~999 mN/m、
精度0.01 mN/m
最大サンプルサイズ 95 x 無制限 x 180 mm
(L x W x H)ステージ
45 x 無制限 x 200 mm
(L x W x H)ステージ
カメラ USB3.0デジタルカメラ
(ズーム機能付)
USB3.0デジタルカメラ
光 源 LED光源 LED光源
解像度 1984x1264ピクセル 1280×1024ピクセル
最大撮影速度 3009 fps 2068 fps
有効視野 1.44~30 mm 2.9~12 mm
ディスペンサー ディスポーザブルタイプ
シリンジタイプ
マニュアル/オートディスペンサー対応
自動昇降機構
ディスポーザブルタイプ
シリンジタイプ
マニュアル/セミオートディスペンサー対応
ソフトウェア基本機能 接触角、表面張力のグラフ化、データのインポート/エクスポート、
画像と計測データを自動保存、データベースライブラリー, etc.
装置寸法 L 740 mm,W 200 mm,H 590 mm L 495 mm,W 130 mm,H 310 mm
装置重量 7.3 kg 5 kg
電 源 100~240V, 50/60Hz 100~240V, 50/60Hz
動作環境 <推奨PC>
2GHzプロセッサー,2GB RAM
120GBハードディスク、
1024×768レゾリューション
USB2もしくはUSB3ポート1つ、USB3ポート 1つ
*3D トポグラフィー(オプション) を使用する場合はUSB2ポートが1つ追加で必要になります。
*高解像度の画像を高速録画する場合はSSD(最低500MB/秒)が必要となります。
<OS>
Windows 7,8,10(32もしくは64ビット)

 

接触角計測装置 Thetaシリーズ用 オプション

 表面粗さの測定と接触角補正

 3Dトボグラフィーモジュール
  • 図C (表面粗さを補正した接触角値の値)を得ることができる。
  • 3次元/2次元でのトポグラフィーデータの取得およびROIオブションにより、選択リージョンを可視化3次元および2次元での表面粗さイメージの表示と各バラメータ(下記)の測定。
    Sdr, Sa, Sq/ Ra, Rq, Rp, Rv, Rz, R10z

接触角計測装置 Thetaシリーズ用 オプション

 

 3Dトボグラフィーモジュール:測定原理
  • 図フリンジ(光干渉縞)パターンを表面に投影した際の位相シフトをベースにした測定
    ・正弦波強度の構造を持つバターン照明をサンプルに投影。
    ・フリンジ(縞模様)の画像がデジタルカメラ上に記録される。
    ・ソフトウェアにより、反射光の画像上に現れた表面粗さの反応である光学成分を計算。
    ・光学成分を換算し、表面の3次元形状値が得られる。

3Dトボグラフィーモジュール測定原理

 

ヤング・ラプラス法 vs 実際の測定接触角
  • 表面の凹凸が親水•疎水性の各傾向を増幅、真の接触角から乖離してゆく。例えば疎水性表面は超撥水性(ロータス効果)へ、親水性表面はより親水傾向を強める。
  • 温度平衡状態でのヤングの接触角θE / θY
    ・熱力学的な平衡状態にあり表面が理想的な状態であるときに得られる最も安定的な接触角の値。
    ・表面自由エネルギー計算に利用可能

 

高圧、高温環境での接触角測定

高圧・昇温チャンバーオプション(High Pressure Chamber:HPC)
  • Attensionシリーズの高圧チャンバー(High Pressure Chamber:HPC)は接触角計Theta用の追加オブションモジュールです。接触角および界面張力を高圧・昇温環境で測定することが可能です。既設Theta接触角計に追加オプションとして取り付けることも可能です。

 

HPCオプションに含まれるアクセサリー
  • Attension 丁heta 高圧チャンバー(HPC)
  • チャンバー用絶縁カバー
  • PT-100 温度測定プローブ
  • エレクトロニクスユニット
  • バルブ用バネル付ラージサイズキャピネット
  • バルブ·Oリング類
  • チャンバー組立・解体用工具ツール
  • スペアバーツ類

 

チャンバ断面図
  • Attensionシリーズの高圧チャンバー(High Pressure Chamber:HPC)は接触角計Theta用の追加オブションモジュールです。接触角および界面張力を高圧・昇温環境で測定することが可能です。既設Theta接触角計に追加オプションとして取り付けることも可能です。

Attensionシリーズの高圧チャンバー

 

ユニークなピストンの設計思想 (Attensionオリジナル)
  • Attensionのピストン設計では測定部へ液体を加増させずとも圧力を高めることが可能
    ・設定圧力はピストンの背面部に発生する様導かれる。
    ・この圧力によりピストンを動かし、測定部内の液体が圧縮されることにより、圧力が増す。

 

アプリケーションに特化したバーツ類

(ディスポーザブルチップタイプ)

ディスポーザブルチップは、インクや溶剤などシリンジの洗浄が困難な試料に適しています。
ポリプロピレン製ディスポーザブルヂソブ50, 200, 1000μ1から選択可能です。

  • 最大吐出容量700μ1: 精度0.5μl
  • 最大吐出容量140μ1: 精度0.1μl
  • 最大吐出容量28μ1 : 精度0.02μl

 

オートディスベンサー(シリンジタイプ)

様々な径のシリンジを使用する事により微細領域の接触角測定に適しています。

  • PCインタ—フェ—ス: USB
  • 精度0.1μl

 

オートマルチディスベンサー(シリンジタイプ)

シリンジを4本搭載し、バルブを自動切換えする事ができます。
各シリンジで異なる試料を使用して接触角を測定する事ができる為表面自由エネルギーの測定に適しています。

  • PCインタ—フェ—ス: USB
  • 1mlシリンジ使用(スタンダード)
  • 精度0.1μ1

 

接触角計測装置による粘弾性評価

 PD200 (Pulsating Drop Module)

接触角計による粘弾性評価装置PD200は、Thetaに装備して使用できるように設計されたPCコントロールのコンバクトなスタンドアローンモジュールです。ペンダント/ライジングドロップ法における液滴試料に対して、制御したバルス(正弦波、三角波、方形波)をピエゾポンプに与え、そのピエゾメンブレンの動きにより液滴容量を規則的に変化させる方法により、位相差から液滴界面の粘弾性を評価をする装置です。

PD200により次のような物性評価が可能となります。

  • 貯蔵弾性率(G’) 及び損失弾性率(G”)。
  • 液滴表面/界面における吸着のダイナミクス。
  • 液滴の表面/界面張力、容量/面積の位相差

 

Thetaオプション応用例

3Dトボグラフィーモジュール 

多孔質性のチタン表面の粗さ測定値とインターフェロメータとの相関比較

サンプル Sa(μm)インターフェロメータ Sa(μm)Thetaトポグラフィー
IEPDTi (Vm) 1.63 士 0.13 1.63 士 0.10
EPD Ti (P) 4.48 士 0.37 4.34 士 0.37
EPD Ti (Vm/Vm) 6.87 士 1.28 6.50 士 0.79
EPD Ti (P/Vm) 7.95 士 0.68 7.30 士 0.61

 

 HPC主な応用例
  • エネルギー産業(原油•ガス等)における原油二次回収(増進)
    技術の応用研究(Enhanced Oil Recovery, EOR)
  • CO2の保存
  • 超臨界流体(超臨界水)の応用研究

※詳細はお問い合わせ下さい。

 

接触角計測装置 Thetaシリーズ オプション仕様

3Dトポグラフィーモジュール

項 目 仕 様
XYピクセルサイズ 1.1 x 1.1 µm
粗さ測定範囲 (Z) 1 µm – 60 µm
方位測定範囲 (XY) 1.41 x 1.06 mm
(スティッチオプションで4.2 mm角まで拡大可)
作動距離 18 mm
画像オプション 光学イメージおよび粗さマップ
(2Dおよび3D表示可)
測定時間 5.3秒
(1280 x 960 ポイント)
解析可能なバラメータ (IS04287, IS04288)
• r (Wenzel方程式計算用パラメータ)
• θc (粗さ補正接触角=Wenzel式の接触角)
• Sdr(%). Sa(µm). Sq(µm)

High Pressure Chamber

測定項目 表面・界面張力および接触角
測定可能な相界面 気体 – 液体、液体 – 液体、 液体 – 固体
最大圧力 400 bar
温度範囲 1 – 200℃
チャンバ容積 77 ml (ピストンを取り外した場合)
取付時は、45 ml
圧力制御方式 ピストンによる増圧式または
ポンプによる液体・気体の加増式
装置寸法 74 x 25 x 61cm
(LWH. Theta本体+チャンバ)
重量 16kg (Theta本体+チャンバ)
電源 100 – 240VAC
周波数 50 – 60Hz
コンピュータ要件 2GHzプロセッサ、1GB RAM, 40GB HDD,
1024 x 768画面分解能、1GBイーサネットポート、
1x シリアルまたはUSBポート
(冷却用サーキュレータを外部接続する場合必要)

PD200仕様

液滴の摂動方法 チャンバー内のピエゾメンブレンによる液滴容量の変化
周波数レンジ 0-100 Hz (実用的な周波数レンジ0.01_10Hz)
周波数精度 0.001 Hz
最大容量振幅 4 μl
容量振幅精度 0.01 μl
必要サンプル容量 0.6 ml
電 圧 12 V DC (90-264 V, 50/60 Hz )

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