JPH0850088A - 接触角測定方法 - Google Patents
接触角測定方法Info
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- JPH0850088A JPH0850088A JP18716494A JP18716494A JPH0850088A JP H0850088 A JPH0850088 A JP H0850088A JP 18716494 A JP18716494 A JP 18716494A JP 18716494 A JP18716494 A JP 18716494A JP H0850088 A JPH0850088 A JP H0850088A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 精度の高い接触角測定方法を提供する。
【構成】 試料上の液滴の高さをレーザ顕微鏡もしくは
非接触式距離測定手段により測定することにより、ある
いは測定する液滴の重量を測定し、これらの値より接触
角を算出する。また、試料上に付着させる液滴の大きさ
の分布を均一にすることにより、接触角の測定方法の精
度を高める。
非接触式距離測定手段により測定することにより、ある
いは測定する液滴の重量を測定し、これらの値より接触
角を算出する。また、試料上に付着させる液滴の大きさ
の分布を均一にすることにより、接触角の測定方法の精
度を高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体の液体によるぬれ
を評価する尺度として用いられる接触角の測定方法に関
する。
を評価する尺度として用いられる接触角の測定方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】試料の撥水性、撥油性は、一般に試料表
面上の液滴の接触角により評価される。この接触角と
は、固体、液体及び気体の３相の接触点において液体に
引いた接線と固体面のなす角度のうち、液体を含む側の
角度をいう。このような接触角の測定は、従来、ゴニオ
メータ付きの光学顕微鏡を用い液滴を側面から観察する
ことにより行っていた。
面上の液滴の接触角により評価される。この接触角と
は、固体、液体及び気体の３相の接触点において液体に
引いた接線と固体面のなす角度のうち、液体を含む側の
角度をいう。このような接触角の測定は、従来、ゴニオ
メータ付きの光学顕微鏡を用い液滴を側面から観察する
ことにより行っていた。
【０００３】しかしながらこのような方法は、１つの液
滴のみしか測定することができず、かつ液体、空気及び
固体の３相の接触点を判別することが困難であり、また
測定する試料の大きさにも限度があった。そこで液滴を
上部から観察する方法が提案された（特開平１−126523
号及び特開平５−232009号）。これらの方法は、既知の
体積もしくは質量の液滴を試料に付着させ、この液滴の
径を上部から測定し、この体積もしくは質量と測定した
径の２つのパラメーターを用いて接触角を算出するもの
である。
滴のみしか測定することができず、かつ液体、空気及び
固体の３相の接触点を判別することが困難であり、また
測定する試料の大きさにも限度があった。そこで液滴を
上部から観察する方法が提案された（特開平１−126523
号及び特開平５−232009号）。これらの方法は、既知の
体積もしくは質量の液滴を試料に付着させ、この液滴の
径を上部から測定し、この体積もしくは質量と測定した
径の２つのパラメーターを用いて接触角を算出するもの
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法において、
液滴はシリンジもしくは霧吹きによって試料上に定量吐
出されるため、均一な体積もしくは質量の液滴を試料上
に一様に付着させることが困難であり、個々の液滴にば
らつきが生ずる。さらに、液滴の径を測定する間に蒸発
等によって液滴の物理量が既知の値から変化してしま
う。これらの結果、接触角の測定において誤差が大きく
なり、精度の点で問題があった。
液滴はシリンジもしくは霧吹きによって試料上に定量吐
出されるため、均一な体積もしくは質量の液滴を試料上
に一様に付着させることが困難であり、個々の液滴にば
らつきが生ずる。さらに、液滴の径を測定する間に蒸発
等によって液滴の物理量が既知の値から変化してしま
う。これらの結果、接触角の測定において誤差が大きく
なり、精度の点で問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ顕微鏡
を用いて試料上の液滴の高さを上方から測定し、さらに
任意の手段により前記液滴の径を測定し、この液滴の高
さと径の値から液滴の接触角を算出することを特徴とす
る接触角測定方法である。
を用いて試料上の液滴の高さを上方から測定し、さらに
任意の手段により前記液滴の径を測定し、この液滴の高
さと径の値から液滴の接触角を算出することを特徴とす
る接触角測定方法である。
【０００６】本発明の第二の態様は、非接触式距離測定
手段を用いて試料上の液滴の頂部までの距離を上方から
測定し、測定された距離から前記液滴の高さを算出し、
さらに任意の手段により前記液滴の径を測定し、この液
滴の高さと径の値から液滴の接触角を算出することを特
徴とする接触角測定方法である。
手段を用いて試料上の液滴の頂部までの距離を上方から
測定し、測定された距離から前記液滴の高さを算出し、
さらに任意の手段により前記液滴の径を測定し、この液
滴の高さと径の値から液滴の接触角を算出することを特
徴とする接触角測定方法である。
【０００７】本発明の第三の態様は、前記第二の態様の
方法において、非接触式距離測定手段が超音波距離測定
手段であることを特徴とする接触角測定方法である。
方法において、非接触式距離測定手段が超音波距離測定
手段であることを特徴とする接触角測定方法である。
【０００８】本発明の第四の態様は、任意の手段により
試料上の液滴の高さ又は径を上方から測定し、そしてこ
の測定時点における液滴の重量を測定し、前記液滴の高
さもしくは径の値と前記液滴の重量から液滴の接触角を
算出することを特徴とする接触角測定方法である。
試料上の液滴の高さ又は径を上方から測定し、そしてこ
の測定時点における液滴の重量を測定し、前記液滴の高
さもしくは径の値と前記液滴の重量から液滴の接触角を
算出することを特徴とする接触角測定方法である。
【０００９】本発明の第五の態様は、飽和蒸気圧雰囲気
中において試料の温度を降下させることにより、又は雰
囲気を過飽和蒸気圧状態に変化させることにより試料上
に液滴を結露させ、この液滴の高さもしくは径の少なく
とも一方を任意の手段により上方から測定し、この測定
した液滴の高さもしくは径の値の少なくとも一方を含む
複数のパラメーターにより液滴の接触角を算出すること
を特徴とする接触角測定方法である。
中において試料の温度を降下させることにより、又は雰
囲気を過飽和蒸気圧状態に変化させることにより試料上
に液滴を結露させ、この液滴の高さもしくは径の少なく
とも一方を任意の手段により上方から測定し、この測定
した液滴の高さもしくは径の値の少なくとも一方を含む
複数のパラメーターにより液滴の接触角を算出すること
を特徴とする接触角測定方法である。
【００１０】本発明の第六の態様は、前記第五の態様の
方法において、試料表面にあらかじめ結露形成用の核を
付与した後に液滴を結露させることを特徴とする接触角
測定方法である。
方法において、試料表面にあらかじめ結露形成用の核を
付与した後に液滴を結露させることを特徴とする接触角
測定方法である。
【００１１】本発明の第七の態様は、試料の上方から液
滴を噴霧し、前記液滴落下経路上に設けられた遮蔽手段
を一時的に開閉し、前記遮蔽手段の開放の間に通過した
液滴を試料表面上に付着させ、次いで任意の手段により
上方から前記付着した液滴を観察して接触角を算出する
ことを特徴とする接触角測定方法である。
滴を噴霧し、前記液滴落下経路上に設けられた遮蔽手段
を一時的に開閉し、前記遮蔽手段の開放の間に通過した
液滴を試料表面上に付着させ、次いで任意の手段により
上方から前記付着した液滴を観察して接触角を算出する
ことを特徴とする接触角測定方法である。
【００１２】本発明の第八の態様は、前記第七の態様の
方法において、前記遮蔽手段上方にフィルターを設ける
ことを特徴とする接触角測定方法である。
方法において、前記遮蔽手段上方にフィルターを設ける
ことを特徴とする接触角測定方法である。
【００１３】本発明の第九の態様は、前記第七もしくは
八の態様の方法において、液滴を水平方向に噴霧するこ
とを特徴とする接触角測定方法である。
八の態様の方法において、液滴を水平方向に噴霧するこ
とを特徴とする接触角測定方法である。
【００１４】本発明の第十の態様は、試料の上方から液
滴を噴霧し、前記液滴落下経路上でこの液滴に水平方向
の物理力を作用させ、特定領域に落下する液滴のみを試
料上に付着させ、次いで任意の手段により上方から前記
付着した液滴を観察して接触角を算出することを特徴と
する接触角測定方法である。
滴を噴霧し、前記液滴落下経路上でこの液滴に水平方向
の物理力を作用させ、特定領域に落下する液滴のみを試
料上に付着させ、次いで任意の手段により上方から前記
付着した液滴を観察して接触角を算出することを特徴と
する接触角測定方法である。
【００１５】
【作用】本発明の方法において、レーザー顕微鏡を用い
ることにより試料上の液滴の高さを直接測定でき、従っ
てこの高さの値と任意の手段によって測定した径の値よ
り、個々の液滴の体積もしくは質量のばらつきにより影
響を受けることなく、接触角を正確に算出することがで
きる。
ることにより試料上の液滴の高さを直接測定でき、従っ
てこの高さの値と任意の手段によって測定した径の値よ
り、個々の液滴の体積もしくは質量のばらつきにより影
響を受けることなく、接触角を正確に算出することがで
きる。
【００１６】また、非接触式距離測定手段により液滴ま
での距離を測定し、試料までの距離との差より液滴の高
さを求めることができ、この値より上記と同様に正確に
接触角を求めることができる。この非接触式距離測定手
段として、超音波距離測定手段、特に走査型超音波距離
測定手段を用いることにより、観測に伴う液滴の物理量
の変化を招くことなく、測定が容易になる。
での距離を測定し、試料までの距離との差より液滴の高
さを求めることができ、この値より上記と同様に正確に
接触角を求めることができる。この非接触式距離測定手
段として、超音波距離測定手段、特に走査型超音波距離
測定手段を用いることにより、観測に伴う液滴の物理量
の変化を招くことなく、測定が容易になる。
【００１７】第四の態様において、複数の液滴の径もし
くは高さを測定する際に、この液滴の重量を同時に測定
することにより、液滴の蒸発があっても正確に接触角を
求めることができる。
くは高さを測定する際に、この液滴の重量を同時に測定
することにより、液滴の蒸発があっても正確に接触角を
求めることができる。
【００１８】第五の態様において、液滴を結露により形
成することにより、均一な分布の液滴を形成することが
でき、測定値のばらつきを低減することができる。さら
に、結露の核を試料上に前もって形成しておいて結露さ
せることにより、さらに均一な分布の液滴が得られ、あ
るいは意図した部位のみに液滴を形成することもでき
る。
成することにより、均一な分布の液滴を形成することが
でき、測定値のばらつきを低減することができる。さら
に、結露の核を試料上に前もって形成しておいて結露さ
せることにより、さらに均一な分布の液滴が得られ、あ
るいは意図した部位のみに液滴を形成することもでき
る。
【００１９】試料上に液滴を噴霧する場合、この液滴の
大きさにはばらつきがあり、そのまま試料上に付着させ
た場合、液滴の物理量は均一ではない。この落下する液
滴はその大きさによって落下速度が異なるため、特定の
タンミングにおいて遮蔽手段の開閉を行うことにより、
大きさの均一な液滴を試料上に付着させることができ
る。また、この遮蔽手段の上方にフィルターを設けるこ
とにより、試料上に付着させる液滴をさらに均一なもの
とすることができる。さらに、液滴を試料に対し水平方
向に噴霧することにより、液滴の大きさによって飛散す
る距離が異なるため、特定領域において液滴を試料に付
着させることによりさらに液滴の均一性が向上する。
大きさにはばらつきがあり、そのまま試料上に付着させ
た場合、液滴の物理量は均一ではない。この落下する液
滴はその大きさによって落下速度が異なるため、特定の
タンミングにおいて遮蔽手段の開閉を行うことにより、
大きさの均一な液滴を試料上に付着させることができ
る。また、この遮蔽手段の上方にフィルターを設けるこ
とにより、試料上に付着させる液滴をさらに均一なもの
とすることができる。さらに、液滴を試料に対し水平方
向に噴霧することにより、液滴の大きさによって飛散す
る距離が異なるため、特定領域において液滴を試料に付
着させることによりさらに液滴の均一性が向上する。
【００２０】また、液滴の落下途上において試料に対し
水平方向に物理力を作用させることにより、液滴はその
大きさに比例して分布し、特定領域において液滴を試料
に付着させることにより液滴の均一性が向上する。
水平方向に物理力を作用させることにより、液滴はその
大きさに比例して分布し、特定領域において液滴を試料
に付着させることにより液滴の均一性が向上する。
【００２１】
【実施例】実施例１ 図１にレーザ顕微鏡を用いる本発明の方法を説明する。
試料２０を雰囲気槽４０内において温度調節機能付きの
試料台３０上に乗せる。そして試験液気５０より雰囲気
槽４０内を飽和試験液蒸気圧に設定する。次いで試料台
３０を冷却することにより、又はさらに試験液気を加え
ることにより、試料２０付近を過飽和蒸気雰囲気とし、
その結果、試料２０の表面に試験液が結露する。このよ
うにして試料上に付着した液滴１０をレーザ顕微鏡６０
により観察し、得られたデータを画像解析装置７０によ
り解析し、個々の液滴の半径ｒと高さｈを求める。
試料２０を雰囲気槽４０内において温度調節機能付きの
試料台３０上に乗せる。そして試験液気５０より雰囲気
槽４０内を飽和試験液蒸気圧に設定する。次いで試料台
３０を冷却することにより、又はさらに試験液気を加え
ることにより、試料２０付近を過飽和蒸気雰囲気とし、
その結果、試料２０の表面に試験液が結露する。このよ
うにして試料上に付着した液滴１０をレーザ顕微鏡６０
により観察し、得られたデータを画像解析装置７０によ
り解析し、個々の液滴の半径ｒと高さｈを求める。
【００２２】液滴は上記のように結露させることによっ
て試料上に付着させることが好ましいが、従来の方法の
ようにシリンジもしくは霧吹き等によって試料上に付着
させてもよい。
て試料上に付着させることが好ましいが、従来の方法の
ようにシリンジもしくは霧吹き等によって試料上に付着
させてもよい。
【００２３】ここで用いられるレーザ顕微鏡は、レーザ
光源を走査する方式の共焦点型顕微鏡である。このレー
ザ顕微鏡は被写界深度が浅く、すなわち焦点の合う位置
が限られており、試料上の液滴の焦点の合う位置を高さ
方向にずらしながら観測し、ある焦点距離（液滴の高さ
に相当する）のみの画像データをフレームメモリーに加
算しコンピュータによって画像解析することにより、液
滴の立体的な像が得られ、その高さを直接求めることが
できる。このレーザ顕微鏡による観察によって液滴の径
も求めることができるが、この径は従来の方法、例えば
光学顕微鏡による観察によって求めてもよい。
光源を走査する方式の共焦点型顕微鏡である。このレー
ザ顕微鏡は被写界深度が浅く、すなわち焦点の合う位置
が限られており、試料上の液滴の焦点の合う位置を高さ
方向にずらしながら観測し、ある焦点距離（液滴の高さ
に相当する）のみの画像データをフレームメモリーに加
算しコンピュータによって画像解析することにより、液
滴の立体的な像が得られ、その高さを直接求めることが
できる。このレーザ顕微鏡による観察によって液滴の径
も求めることができるが、この径は従来の方法、例えば
光学顕微鏡による観察によって求めてもよい。
【００２４】液滴１０が小さい場合には、その形状を球
体の一部と見なすことができる。液滴を球体の一部と仮
定すると、図２に示すように、幾何学に基づいて上記の
ようにして測定した液滴の半径ｒと高さｈより試料表面
と液滴の接触角２θを算出することができる。すなわ
ち、ｒ≧ｈである場合、ｈ＝ｒtan θより、ｒ＜ｈであ
る場合、ｈ＝２ｒsin2θより接触角が求められる。
体の一部と見なすことができる。液滴を球体の一部と仮
定すると、図２に示すように、幾何学に基づいて上記の
ようにして測定した液滴の半径ｒと高さｈより試料表面
と液滴の接触角２θを算出することができる。すなわ
ち、ｒ≧ｈである場合、ｈ＝ｒtan θより、ｒ＜ｈであ
る場合、ｈ＝２ｒsin2θより接触角が求められる。
【００２５】実施例２ 図３に液滴の重量を測定することによる本発明の方法を
説明する。試料２０を雰囲気槽４０内において温度調節
機能付きの試料台３０上に乗せる。試料台３０の下部に
は高精度の荷重測定器３５（ロードセル）を挿入してお
く。上記と同様にして結露により、あるいはシリンジ等
による従来の方法により試料２０上に液滴１０を付着さ
せる。この液滴を光学顕微鏡８０により観察し、得られ
たデータを画像解析装置１００で解析し、個々の液滴の
半径ｒとその個数ｎを求める。
説明する。試料２０を雰囲気槽４０内において温度調節
機能付きの試料台３０上に乗せる。試料台３０の下部に
は高精度の荷重測定器３５（ロードセル）を挿入してお
く。上記と同様にして結露により、あるいはシリンジ等
による従来の方法により試料２０上に液滴１０を付着さ
せる。この液滴を光学顕微鏡８０により観察し、得られ
たデータを画像解析装置１００で解析し、個々の液滴の
半径ｒとその個数ｎを求める。
【００２６】さらに荷重測定器３５により、試料２０上
に付着した液滴１０の総重量ｍを測定する。液滴１０の
大きさ、すなわち重量がすべて同じとみなし、液滴総重
量ｍを個数ｎ及び密度αで除すことにより、平均の液滴
体積Ｖが得られる（Ｖ＝ｍ／ｎα）。以上のようにして
液滴の半径ｒと体積Ｖが得られる。
に付着した液滴１０の総重量ｍを測定する。液滴１０の
大きさ、すなわち重量がすべて同じとみなし、液滴総重
量ｍを個数ｎ及び密度αで除すことにより、平均の液滴
体積Ｖが得られる（Ｖ＝ｍ／ｎα）。以上のようにして
液滴の半径ｒと体積Ｖが得られる。
【００２７】液滴１０を球体の一部と仮定すれば、図４
に示すように、幾何学に基づき半径ｒと体積Ｖから試料
表面と液滴の接触角２θを算出することができる。すな
わち、図４に示す２式を連立させることにより接触角を
算出することができる。
に示すように、幾何学に基づき半径ｒと体積Ｖから試料
表面と液滴の接触角２θを算出することができる。すな
わち、図４に示す２式を連立させることにより接触角を
算出することができる。
【００２８】実施例３ 図５に非接触式距離測定手段を用いる本発明の方法を説
明する。レーザ顕微鏡の代わりに非接触式距離測定手段
９０を用いることを除いて他は実施例１と同様である。
前記のように液滴１０は結露によって付着させてもよ
く、あるいは従来の方法によって付着させてもよい。ま
た、液滴の体積は既知としてもよく、あるいは実施例２
に示すように荷重測定器３５を試料台３０の下部に挿入
し、求めた液滴の重量より体積を求めてもよい。この方
法において、非接触式距離測定手段９０により液滴１０
を観察し、得られたデータを画像解析装置１１０で解析
し、個々の液滴の高さｈとその個数を求める。
明する。レーザ顕微鏡の代わりに非接触式距離測定手段
９０を用いることを除いて他は実施例１と同様である。
前記のように液滴１０は結露によって付着させてもよ
く、あるいは従来の方法によって付着させてもよい。ま
た、液滴の体積は既知としてもよく、あるいは実施例２
に示すように荷重測定器３５を試料台３０の下部に挿入
し、求めた液滴の重量より体積を求めてもよい。この方
法において、非接触式距離測定手段９０により液滴１０
を観察し、得られたデータを画像解析装置１１０で解析
し、個々の液滴の高さｈとその個数を求める。
【００２９】非接触式距離測定手段としては、レーダ方
式、赤外線方式、超音波方式等を用いることができる
が、超音波距離測定手段が、プローブのエネルギー密度
が最も小さく、液滴の物理量に変化を与えることがない
ため好ましい。特に、走査型超音波距離測定手段は、図
５に示すようにスキャナー部９２と超音波プローブ９４
を有し、平面走査により液滴全面の凹凸を測定すること
ができ、その凹凸データを画像解析部で解析することに
より液滴の高さｈと個数ｎを求めることができるため最
も好ましい。
式、赤外線方式、超音波方式等を用いることができる
が、超音波距離測定手段が、プローブのエネルギー密度
が最も小さく、液滴の物理量に変化を与えることがない
ため好ましい。特に、走査型超音波距離測定手段は、図
５に示すようにスキャナー部９２と超音波プローブ９４
を有し、平面走査により液滴全面の凹凸を測定すること
ができ、その凹凸データを画像解析部で解析することに
より液滴の高さｈと個数ｎを求めることができるため最
も好ましい。
【００３０】上記と同様にして、図６に示すように、幾
何学に基づいて液滴１０の高さｈと体積Ｖから試料表面
と液滴の接触角２θを算出することができる。
何学に基づいて液滴１０の高さｈと体積Ｖから試料表面
と液滴の接触角２θを算出することができる。
【００３１】実施例４ 上記実施例において、試料上に液滴を付着させる方法と
して結露させることが好ましいが、試料の目的の部位に
迅速かつ確実に結露させるため、試料表面に結露核を付
与することがさらに好ましい。この核を付与する方法を
以下に説明する。
して結露させることが好ましいが、試料の目的の部位に
迅速かつ確実に結露させるため、試料表面に結露核を付
与することがさらに好ましい。この核を付与する方法を
以下に説明する。
【００３２】(1) イオンコート法（蒸着法） 図７に示すように、電極を用い、一方の電極（試料台）
３０上に試料２０を乗せ、試料の上方に電子線照射等に
より数μｍオーダーの穴を開けた金属板アパーチャー１
２０を設置し、この穴を通して蒸着により試料２０上に
結露の核を付与させる。この場合、付与された核の大き
さがこの核に付着される液滴の径よりも十分小さい場
合、この核の影響を受けることなく接触角の測定が可能
になる。
３０上に試料２０を乗せ、試料の上方に電子線照射等に
より数μｍオーダーの穴を開けた金属板アパーチャー１
２０を設置し、この穴を通して蒸着により試料２０上に
結露の核を付与させる。この場合、付与された核の大き
さがこの核に付着される液滴の径よりも十分小さい場
合、この核の影響を受けることなく接触角の測定が可能
になる。
【００３３】(2) きず付与法 図８に示すように、刃１４０等により物理的に試料２０
にきずを付けることにより核を形成する。 (3) 核小片接着法 図９に示すように、円錐状の核小片１５０を試料２０上
に接着することにより核を形成する。
にきずを付けることにより核を形成する。 (3) 核小片接着法 図９に示すように、円錐状の核小片１５０を試料２０上
に接着することにより核を形成する。
【００３４】(4) エッチング法 図１０に示すように、電子線イオン銃１６０を用い、試
料２０表面をエッチングし、試料表面をけずり、凹部を
形成する。 (5) イオン打ち込み法 図１１に示すように、イオン銃１７０を用い、試料２０
表面にイオンを打ち込み、試料表面に凸部を形成する。 上記のエッチング及びイオン打ち込み法により、試料表
面に凹凸部が形成される。このような凹凸部は平滑な部
位よりも結露しやすくなる。
料２０表面をエッチングし、試料表面をけずり、凹部を
形成する。 (5) イオン打ち込み法 図１１に示すように、イオン銃１７０を用い、試料２０
表面にイオンを打ち込み、試料表面に凸部を形成する。 上記のエッチング及びイオン打ち込み法により、試料表
面に凹凸部が形成される。このような凹凸部は平滑な部
位よりも結露しやすくなる。
【００３５】実施例５ 試料の上方から液滴を噴霧することによる液滴の付着法
（吹き付け落下法）を以下に説明する。図１２に示すよ
うに、シャッター１９０の下の試料室２００試料２０を
入れる。そしてノズル１８０より微細液滴を噴霧する。
この場合、斜め方向に噴射された液滴はガラス管２１０
にトラップされ、鉛直方向の液滴のみがガラス管内を落
下する。この落下した液滴はガラス管内の空気抵抗によ
って液滴の大きさに応じて分別される。この場合、ガラ
ス管内を高圧雰囲気にすることにより、ガラス管内を落
下する液滴の抵抗が増し、この液滴の大きさにより抵抗
の差が大きくなり、従って液滴の大きさによって分別さ
れる。又は、ガラス管の長さが長いほど液滴の大きさに
よって落下速度の差が大きくなり、より明確に液滴を分
別できる。また、ガラス管の途中にくぼみを設けること
により斜め方向に広がる液滴をトラップすることがで
き、垂直に落下する液滴のみを分別することができる。
液滴の噴霧後、所定時間においてごく短時間でシャッタ
ーを開閉することにより大きさのそろった液滴のみを試
料上に付着させることができる。
（吹き付け落下法）を以下に説明する。図１２に示すよ
うに、シャッター１９０の下の試料室２００試料２０を
入れる。そしてノズル１８０より微細液滴を噴霧する。
この場合、斜め方向に噴射された液滴はガラス管２１０
にトラップされ、鉛直方向の液滴のみがガラス管内を落
下する。この落下した液滴はガラス管内の空気抵抗によ
って液滴の大きさに応じて分別される。この場合、ガラ
ス管内を高圧雰囲気にすることにより、ガラス管内を落
下する液滴の抵抗が増し、この液滴の大きさにより抵抗
の差が大きくなり、従って液滴の大きさによって分別さ
れる。又は、ガラス管の長さが長いほど液滴の大きさに
よって落下速度の差が大きくなり、より明確に液滴を分
別できる。また、ガラス管の途中にくぼみを設けること
により斜め方向に広がる液滴をトラップすることがで
き、垂直に落下する液滴のみを分別することができる。
液滴の噴霧後、所定時間においてごく短時間でシャッタ
ーを開閉することにより大きさのそろった液滴のみを試
料上に付着させることができる。
【００３６】また、図１３に示すように、このシャッタ
ー１９０の上部にフィルター２２０を設けてもよい。こ
のフィルターは落下する液滴の大きさに対応し、その大
きさよりも２〜３割大きな穴２３０を有しており、この
穴を通過する液滴のみを落下させる。従ってこのフィル
ターを設けることにより、試料上の特定の部位のみに液
滴を付着させることができる。また、このフィルターを
可動のものとすることにより、フィルター上の穴を自由
に動かすことができ、その結果、試料に落下する液滴の
重なりを防ぐことができる。
ー１９０の上部にフィルター２２０を設けてもよい。こ
のフィルターは落下する液滴の大きさに対応し、その大
きさよりも２〜３割大きな穴２３０を有しており、この
穴を通過する液滴のみを落下させる。従ってこのフィル
ターを設けることにより、試料上の特定の部位のみに液
滴を付着させることができる。また、このフィルターを
可動のものとすることにより、フィルター上の穴を自由
に動かすことができ、その結果、試料に落下する液滴の
重なりを防ぐことができる。
【００３７】実施例６ 上記実施例においては、液滴を上方から下に向かって噴
霧したが、本実施例では、液滴を水平方向に噴霧する。
図１４に示すように、噴射ノズル１８０を液滴が水平方
向に噴霧されるように配置することを除き、実施例５と
同様に操作する。液滴を水平方向に噴霧することによ
り、液滴の大きさによる分別が行われ、この液滴を受け
取るガラス管の位置を調節することにより目的とする大
きさを有し、かつその大きさの分布が均一な液滴のみを
試料に落下させることができる。
霧したが、本実施例では、液滴を水平方向に噴霧する。
図１４に示すように、噴射ノズル１８０を液滴が水平方
向に噴霧されるように配置することを除き、実施例５と
同様に操作する。液滴を水平方向に噴霧することによ
り、液滴の大きさによる分別が行われ、この液滴を受け
取るガラス管の位置を調節することにより目的とする大
きさを有し、かつその大きさの分布が均一な液滴のみを
試料に落下させることができる。
【００３８】実施例７ 本実施例においては、噴射した液滴に対し、水平方向に
物理力を加えることにより液滴の分別を行う。図１５に
示すように、噴射ノズル１８０より噴霧した液滴に対
し、横方向から気流をあてる（気流中吹き付け法）。す
ると、落下する液滴は気流の抵抗により重い液滴は手前
に、軽い液滴は遠くへ落下する。この結果、一定の重さ
（大きさ）の液滴のみを試料２０上に付着させることが
できる。
物理力を加えることにより液滴の分別を行う。図１５に
示すように、噴射ノズル１８０より噴霧した液滴に対
し、横方向から気流をあてる（気流中吹き付け法）。す
ると、落下する液滴は気流の抵抗により重い液滴は手前
に、軽い液滴は遠くへ落下する。この結果、一定の重さ
（大きさ）の液滴のみを試料２０上に付着させることが
できる。
【００３９】また、上記気流の代わりに電荷を加えるこ
とによって落下する液滴に物理力を加えてもよい（電荷
付与吹き付け法）。すなわち、図１６に示すように、噴
射ノズル１８０より噴霧した液滴に対し、電子銃もしく
はイオン銃２３０により電子もしくはイオンを照射して
この液滴を帯電させる。この帯電した液滴に水平方向の
磁場をかけると、液滴はローレンツ力と重力をうけなが
ら落下する。この際、重い液滴ほど大きなローレンツ力
をうけ、遠くに落下することになる。この結果、一定の
重さ（大きさ）の液滴のみを試料上に付着させることが
できる。
とによって落下する液滴に物理力を加えてもよい（電荷
付与吹き付け法）。すなわち、図１６に示すように、噴
射ノズル１８０より噴霧した液滴に対し、電子銃もしく
はイオン銃２３０により電子もしくはイオンを照射して
この液滴を帯電させる。この帯電した液滴に水平方向の
磁場をかけると、液滴はローレンツ力と重力をうけなが
ら落下する。この際、重い液滴ほど大きなローレンツ力
をうけ、遠くに落下することになる。この結果、一定の
重さ（大きさ）の液滴のみを試料上に付着させることが
できる。
【００４０】上記実施例により付着させた液滴の様子を
観察し、この結果を以下の表に示す。
観察し、この結果を以下の表に示す。
【表１】
【００４１】
【発明の効果】本発明の方法により、試料上の液滴の高
さをレーザ顕微鏡もしくは非接触式距離測定手段により
測定することにより、あるいは測定する液滴の重量を測
定することにより、個々の液滴の物理量のばらつきに関
係なく精度よく接触角を算出することができる。また、
本発明の方法によって試料上に液滴を付着させることに
より、大きさの分布が均一な液滴を、試料上の意図する
部位にのみ付着させることができる。
さをレーザ顕微鏡もしくは非接触式距離測定手段により
測定することにより、あるいは測定する液滴の重量を測
定することにより、個々の液滴の物理量のばらつきに関
係なく精度よく接触角を算出することができる。また、
本発明の方法によって試料上に液滴を付着させることに
より、大きさの分布が均一な液滴を、試料上の意図する
部位にのみ付着させることができる。
【図１】レーザ顕微鏡を用いる本発明の方法による接触
角測定装置の構成を示す図である。
角測定装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す方法により観察される液滴の半径
ｒ、高さｈ及び接触角の関係を示す図である。
ｒ、高さｈ及び接触角の関係を示す図である。
【図３】光学顕微鏡と重量測定を用いる本発明の方法に
よる接触角測定装置の構成を示す図である。
よる接触角測定装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示す方法により観察される液滴の体積
Ｖ、半径ｒ、高さｈ及び接触角の関係を示す図である。
Ｖ、半径ｒ、高さｈ及び接触角の関係を示す図である。
【図５】非接触型距離測定装置を用いる本発明の方法に
よる接触角測定装置の構成を示す図である。
よる接触角測定装置の構成を示す図である。
【図６】図５に示す方法により観察される液滴の体積
Ｖ、半径ｒ、高さｈ及び接触角の関係を示す図である。
Ｖ、半径ｒ、高さｈ及び接触角の関係を示す図である。
【図７】液滴を結露させるための核を、蒸着により付与
する方法を示す図である。
する方法を示す図である。
【図８】液滴を結露させるための核を、試料表面をきず
付けることにより付与する方法を示す図である。
付けることにより付与する方法を示す図である。
【図９】液滴を結露させるための核を、核小片を接着す
ることにより付与する方法を示す図である。
ることにより付与する方法を示す図である。
【図１０】液滴を結露させるための核を、エッチングに
より付与する方法を示す図である。
より付与する方法を示す図である。
【図１１】液滴を結露させるための核を、イオン打ち込
みにより付与する方法を示す図である。
みにより付与する方法を示す図である。
【図１２】吹き付け落下法により液滴を試料に付着する
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１３】図１２に示す吹き付け落下法において、フィ
ルターを用いる方法を示す図である。
ルターを用いる方法を示す図である。
【図１４】水平方向に液滴を吹き付け、試料に付着する
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１５】気流中吹き付け法により液滴を試料に付着す
る方法を示す図である。
る方法を示す図である。
【図１６】電荷付与吹き付け法により液滴を試料に付着
する方法を示す図である。
する方法を示す図である。
１０…液滴 ２０…試料 ３０…試料台 ３５…荷重測定器 ４０…雰囲気槽 ５０…試験液蒸気発生器 ６０…レーザ顕微鏡 ７０…画像解析装置 ８０…光学顕微鏡 ９０…非接触式距離測定装置 ９２…スキャナー部 ９４…超音波プローブ １００…画像解析装置 １１０…画像解析装置 １２０…金属板アパーチャー １３０…電極 １４０…刃 １５０…核小片 １６０…電子銃 １７０…イオン銃 １８０…ノズル １９０…シャッター ２００…試料室 ２１０…ガラス管 ２２０…フィルター ２３０…穴
Claims (10)
- 【請求項１】 レーザ顕微鏡を用いて試料上の液滴の高
さを上方から測定し、さらに任意の手段により前記液滴
の径を測定し、この液滴の高さと径の値から液滴の接触
角を算出することを特徴とする接触角測定方法。 - 【請求項２】 非接触式距離測定手段を用いて試料上の
液滴の頂部までの距離を上方から測定し、測定された距
離から前記液滴の高さを算出し、さらに任意の手段によ
り前記液滴の径を測定し、この液滴の高さと径の値から
液滴の接触角を算出することを特徴とする接触角測定方
法。 - 【請求項３】 非接触式距離測定手段が超音波距離測定
手段であることを特徴とする、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 任意の手段により試料上の液滴の高さ又
は径を上方から測定し、そしてこの測定時点における液
滴の重量を測定し、前記液滴の高さもしくは径の値と前
記液滴の重量から液滴の接触角を算出することを特徴と
する接触角測定方法。 - 【請求項５】 飽和蒸気圧雰囲気中において試料の温度
を降下させることにより、又は雰囲気を過飽和蒸気圧状
態に変化させることにより試料上に液滴を結露させ、こ
の液滴の高さもしくは径の少なくとも一方を任意の手段
により上方から測定し、この測定した液滴の高さもしく
は径の値の少なくとも一方を含む複数のパラメーターに
より液滴の接触角を算出することを特徴とする接触角測
定方法。 - 【請求項６】 試料表面にあらかじめ結露形成用の核を
付与した後に液滴を結露させることを特徴とする、請求
項５記載の方法。 - 【請求項７】 試料の上方から液滴を噴霧し、前記液滴
落下経路上に設けられた遮蔽手段を一時的に開閉し、前
記遮蔽手段の開放の間に通過した液滴を試料表面上に付
着させ、次いで任意の手段により上方から前記付着した
液滴を観察して接触角を算出することを特徴とする接触
角測定方法。 - 【請求項８】 前記遮蔽手段上方にフィルターを設ける
ことを特徴とする、請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 液滴を水平方向に噴霧することを特徴と
する、請求項７又は８記載の方法。 - 【請求項１０】 試料の上方から液滴を噴霧し、前記液
滴落下経路上でこの液滴に水平方向の物理力を作用さ
せ、特定領域に落下する液滴のみを試料上に付着させ、
次いで任意の手段により上方から前記付着した液滴を観
察して接触角を算出することを特徴とする接触角測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18716494A JPH0850088A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 接触角測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18716494A JPH0850088A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 接触角測定方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001182343A Division JP3446751B2 (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | 接触角測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850088A true JPH0850088A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16201245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18716494A Pending JPH0850088A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 接触角測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850088A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7305868B2 (en) * | 2004-03-18 | 2007-12-11 | Seiko Epson Corporation | Method and system for evaluating lyophobicity of inner wall of fine tube including lyophobic film |
| JP2009162759A (ja) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Kruess Gmbh Wissenschaftliche Laborgeraete | 光学的距離測定法により得られた液滴曲面半径に基づく接触角測定法および装置 |
| JP2010060379A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Fujifilm Corp | 接触角測定システム及び接触角測定方法 |
| DE10022503B4 (de) * | 1999-05-15 | 2010-12-30 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Bestimmen des Randwinkels eines auf einer Unterlage liegenden Tropfens |
| KR101110330B1 (ko) * | 2009-05-20 | 2012-02-15 | 서피스텍 주식회사 | 접촉각 측정 모듈 및 이를 구비한 표면 에너지 측정 장치 |
| KR20140055342A (ko) * | 2012-10-31 | 2014-05-09 | (주)아모레퍼시픽 | 화장료의 지속성 측정 방법 |
| EP3282224A1 (en) * | 2016-08-09 | 2018-02-14 | Simulacions Optiques S.L. | Method for measuring the topography and surface energy of a surface of a solid sample by confocal microscope and device for carrying it out |
| CN109282733A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-29 | 北京理工大学 | 一种在磁场调控下测量功能表面滚动角的实验装置 |
| CN109709001A (zh) * | 2017-10-25 | 2019-05-03 | 河北工业大学 | 基于光学的接触角测量系统 |
| CN112840198A (zh) * | 2018-09-27 | 2021-05-25 | 横河电机株式会社 | 测定系统 |
| CN114002112A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-01 | 中国矿业大学(北京) | 一种喷雾式煤岩接触角测定装置及方法 |
| CN114152546A (zh) * | 2020-09-08 | 2022-03-08 | 细美事有限公司 | 用于检查液滴的装置、方法以及喷墨打印设备 |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP18716494A patent/JPH0850088A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109709001A (zh) * | 2017-10-25 | 2019-05-03 | 河北工业大学 | 基于光学的接触角测量系统 |
| CN112840198A (zh) * | 2018-09-27 | 2021-05-25 | 横河电机株式会社 | 测定系统 |
| CN112840198B (zh) * | 2018-09-27 | 2024-02-20 | 横河电机株式会社 | 测定系统 |
| CN109282733A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-29 | 北京理工大学 | 一种在磁场调控下测量功能表面滚动角的实验装置 |
| CN114152546A (zh) * | 2020-09-08 | 2022-03-08 | 细美事有限公司 | 用于检查液滴的装置、方法以及喷墨打印设备 |
| CN114002112A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-01 | 中国矿业大学(北京) | 一种喷雾式煤岩接触角测定装置及方法 |
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