Способ определения краевого угла смачивания

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 6554 А 4 С 01 М 13/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У 1) 3875857/24-252) 09.04.856) 23.10.86, Бюл,1) Переславский фисударственного наьского и проектнико-фотографичес В 39лиал Всесоюэн чно-иссл готелности(56) АвтоУ 830194Зимончивание. дов уташленго инст ой промь Магунов386,08(088 рское свиде .кл. С 01 В А.Д, Адгези М.: Химия,8)тельство13/02,я жидкос1979, с; СССР981.нисм52-53. ЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО(57) Иэо контроль может бы е относится к областрительной техники иенено для анализа о-изме ь прим ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВ ТЕЛ свойств поверхности твердого тела, для изучения растекания и испарения жидкостей, смачивающих поверхность. Для измерения краевого угла используется отражение от поверхности капли лазерного луча, распространяющегося касательно к твердой поверхности, на которой находится капля. Вследствие кривизны поверхности капли отраженный луч падает на экран в виде линии. Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измерения. На экране наблюдают построение нормали к поверхности в виде ярко светящейся линии, наклон которой определяет величину краевого угла. Способ дозволяет измерять углы смао Ф чивания в диапазоне 0090 с погрешностью не более 1 Х. Время, необходимое для измерения, не превыша1 12Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именнок способам измерения углов смачивания плоских поверхностей каплями ипленками жидкости, и может быть применено для анализа свойств поверхности твердого тела, для изучения растекания и испарения жидкостей, смачивающих поверхность.Целью изобретения является повышение точности и сокращение времениизмерений путем исключения необходимости построения касательной на изображении капли,Способ основан на известном законе геометрической оптики: отраженный, от поверхности луч лежит в плоскостипадения, т.е в плоскости образованной двумя прямыми линиями: направлением распространения падающего лазерного луча и нормально к поверхности,.капли в .точке падения луча. Проекциуплоскости падения на экран, перпендикулярный падающему лучу, являетсянепосредственно наблюдаемой вслед"ствие отражения луча от поверхностикапли и выглядит ярко светящейся линией. Краевой угол равен углу междувертикалью и резким нижним краемнаблюдаемой на экране линии. Приизмерении краевого угла для тонкихпленок значение угла находят путемнесложного расчета по измереннойвысоте отраженного на экран луча.Выражения для координат Х (по горизонтали) и У (по вертикали) точкипадения отраженного луча на экран:Х=Усоз 9: С 8 д.;У=ай 8 180-2 агсТ я ( р: з хпЧ):О, =90-8,где О - краевой угол смачивания;9 " угол поворота радиуса капли,проведенного в точку падения луча,отсчитанный от прямой, лежащейв плоскости основания капли и перпендикулярной лучу; а " расстояние откапли до экрана (размерами капли гможно пренебречь, если г сса) .Исключив Ч из выражений для Хи 7, получиМ . Формула изобретения 50Способ определения краевого угласмачивания, заключающийся в нанесении капли жидкости на поверхность,освещении капли и измерении геомет рического параметра оптической картины, формируемой при этом на экране,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и сокращеВыбрав рас большим, можнвыражение мал ояниеполучиотличаю достаточноь подкоренное щимся от У тогда - =Сдам Хнс наблюдае т.е. мого на экране угла, равный деи 65549 2ствительно совпадает с ср, где0 0д =90 - ОДля того, чтобы ошибка в измерении угла 8 не превышала 1 Е, подкоренное выражение должно быть не ме ее0,98, Для углов 8 =20 - 90 это выУполняется при - =0,1. При фиксироованных У и а для углов Вс 20 ошибка1 О увеличивается. Считывание угла прималых 1 не всегда удобно, практически У выбирается равным 4-5 см. Повысить точность при сохранении У можно,увеличивая расстояние а от капли до15 экрана, но более высокую точностьобеспечивает видоизменение измерения:в случае малых углов смачивания необходимо испольэовать отражение лу 1 Ъча при М=90, когда 9 =- агс 8-. Этим20 2 аспособом можно измерять с высокойточностью углы от 20 до долей градуса, т.е. углы, образуемые не толькопо каплям жидкости, но и смачиваю 25 щими пленками,П р и м,е р. Каплю воды наносятна стеклянную пластинку, Пластинкаперемещается в горизонтальной плоскости до касания лазерным лучом осно 30 вания капли. Используется лазер ЛГ-/8с длиной волны генерации =6328 А.Лазерный луч долженбыть выставленгоризонтально и падать в началокоординат угломерной шкалы, нанесен 35 ной на матовый экран, При падениилуча на основание капли на экраневозникает Светящаяся полоска, резкийнижний край которой отклонен от вертикали на угол, равный краевому углу40 смачивания стекла водой. По угломерной шкале считывается результат:8=36,0 , Высота угломерной шкалыв точке считывания равна 3 см. Расстояние от капли до экрана 40 см.45 1 3 1Поскольку - =с - ошибка опредеа 40 10ления угла не превышает 1 Х. Такимобразом 8 =36,0 +0,43 12655494ния времени измерения,ерения каплю освеща- измеряют угол отклонения от вертикаизлучения а ли прямой, совпадающей с нижним крают пучком лазерного излучения,в качестве геометрического параметра ем светящейся полоски на экране,.Составитель А.КощеевРедактор В,Иванова Техред М.Ходанич Корректор, М,ПожоЗаказ 565 1/35 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. А/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,