表面清洁度检测方法档资料.doc

表面清洁度测试仪器定义： 表面清洁度测试仪器器是一种借用特定测试技术来分析物体表面的清洁程度的仪器.通常而言,表面清洁度测试仪器器有两种,一种为称重法清洁度分析仪,另一种就是借用特定物体的物理化学性质进行表面清洁度分析的仪器.这种仪器我们通常称为接触角仪技术表面清洁度测试仪器.而接触角仪是指专业用于测量固体表面自由能的专业测量/测定仪器，通过白金板法、悬滴法、插板法等原理，实现精确固体表面自由能的表现之一接触角值的测量。同时，利用软件技术，可能测得动态接触角值，如前进角/后退角、倾斜角、滚动角等以及随时间变化的接触角测试等。 称重法表面清洁度测试仪器的优缺点： 称重法表面清洁度测试仪器通常应用的精密轴承的会非常多,但通常是用于测试无机粉尘的污染.而对于有机的污染有时会相对而言比较难。虽然具有操作方便的优点,但称重法表面清洁度测试仪器由于最小称重与量程的问题而影响到用户的使用.这是一个两难处境. 接触角分析技术下的表面清洁度仪是如何工作的 我们可以通过测定接触角值来分析固体的表面自由能(surface energy, γ)。但为精确测定表面自由能，我们必须选择一个符合要求的固液体系以及一个相对应的数学模型。但是，有时候我们可能不需要这么复杂，因为，我们发现一个最简单的用二次蒸馏水相对于固体表面的接触角值就可以相应的描述出我们需要的这个固体的物理化学性质。这是由于，大多数情况下，由于污染物的存在，我们所测得的表面自由能值也会不一样。特别是当存在有机污染物时，这个现象就更为明显。而这些污染物恰恰是我们想方设法将他清洁掉的。如下所图所示： 1、为何污染物能够改变接触角值呢？ 从理论分析，这个原因很简单，那就是如果污染物的表面自由能与清洁的固体材料的表面自由能不一样的话，接触角值肯定也会不同。从物理化学学科来讲，接触角值是描述界面自由能性质的一个重要指标，大多数的污染物相对而言，一定会与清洁固体材料有不同的化学性质和不同表面自由能。应用层次上，我们的科学家和生产厂通过大多数的实验也证实了这个理论。 2、污染物通过何种方法改变接触角值的? 金属材料和半导体材料(半金属材料)以及他们的氧化物，通常具有高能表面－高表面自由能值。而与之不同的是，油脂、石油、碳氢化合物以及聚合物通常具有低表面自由能值。所以，在应用接触角值分析表面清洁度时，我们假设当清洁材料是金属和半导体材料时，污染物是油脂、石油、碳氢化合物以及聚合物；同理，当清洁材料是铁氟龙、聚合物以及低能表面金属时，污染物是高表面自由能的金属材料，他们污染底材的方法是通过提升表面自由能实现的。而这里，我们不得不提及的是，LCD玻璃底材的表面自由能事实上不高，但他的接触角值恰恰能够是一个低接触角值。而不同的是，如果玻璃受有机物污染后，这个接触角值就会明显变大。 所以，我们必须明确我们的底材的表面性质，而此时，您可能必须先了解一下相关的物理化学方面的专业知识。 3、假如表面自由能是不同的，那么，他们如何改变接触角值的？ Girifalco-Good-Fowkes-Young理论给了我们一个很简单的理解方式，这个公式中，我们可以非常明显的看到有如下关系存在： ? θ????? : 接触角 γS???? : 固体的表面张力值(表面自由能surface energy) γL???? : 固体的表面张力值 γSL??? : 固体与液体的界面张力值 γS???? :γL?cosθ+γSL ?? ? 平衡接触角与三个界面自由能之间有如下关系： γS=γL?cosθ+γSL 通常情况下，一个普通的表面暴露在空气中(不是在真空环境下)，其表面自由能会从73降低到18.您可以看一下，其表面自由能的变化值。 提醒您注意的是，如下铂金和铝合金的表面自由能值不会是这个值。这仅仅是依据接触角值选用的一种数学模型估算出来的值。恰恰是这个数学模型不符合这样的样品测值，所以才会出现这样的估算结果。4、单层污染物分子对接触角变化值的敏感性如何？ 通过表面自由能的理论，我们就可以看到，接触角以及表面自由能本身所描述的恰恰是单层分子的力。考虑到表面均匀度(受污染程度区别)，我们最多测试到的力为2－3个的分子层力。在物理化学研究领域，恰恰是分析这个分子层表面如吸附，电化学等性质。 5、我们需要测试多大空间的接触角值？ 通常，我们使用2uL左右的液滴滴于固体材料表面，分析这滴液滴在固体材料表面所形成的接触角值。而由于应用领域为分析表面清洁度，所以，我们必须分析多个点的接触角值，方可以得出清洁度情况。我们建议的测试范围为，测试被测固体材料表面3－10个点的接触角值，然后分析其接触角变化情况，用以确定是否符合清洁度要求。 ? 表面清洁度测试仪器采用接触角测试技术测试时的基本原理：接触角测