Technical Note Praxis der Kontaktwinkelmessung (3) Technical note: Industry section: Drop Shape Analyzer – DSA100 Method: Keywords: methods, contact angle, sessile drop Das Auge misst mit Das optische System mit Beleuchtung, Kamera und Videobildauswertung ist das Herzstück eines Kontaktwinkelmessgerätes. Die zunehmende Präzision der Messung ist vor allem den Fortschritten in der Videotechnik und der Tropfenkonturanalyse zu verdanken. Dieser dritte Teil unserer Serie zur Praxis der Kontaktwinkelmessung hilft dabei, die Möglichkeiten der Optik auszuschöpfen und genau und reproduzierbar zu messen. Im Vergleich zur Dosierung, bei der Volumen und Volumenfluss sowie der Dosierablauf genau regelbar sind, hat man es bei der Einstellung optischer Parameter scheinbar mit subjektiven Kriterien zu tun: der Tropfen sollte „gut“ ausgeleuchtet und dabei „scharf“ und „möglichst“ groß abgebildet werden. Tatsächlich können aber auch die optischen Parameter genau kontrolliert und auf die Messaufgabe zugeschnitten werden. Vorbereitungen Die Schaffung optimaler optischer Bedingungen beginnt mit der Wahl des Stellplatzes. Äußere Lichteinflüsse beeinträchtigen das Schattenbild des Tropfens, das mit Hilfe der Beleuchtung des Messgerätes erzeugt wird. Die Folge ist eine breitere Graustufenverteilung der Tropfenkontur und des umgebenden Weißbereichs, die die Genauigkeit der Konturerkennung beeinträchtigt. Im Extremfall – etwa bei Sonneneinstrahlung – können Lichtreflexe dazu führen, dass der Tropfen gar nicht erkannt wird. Das Objektiv bzw. das Prisma und die Glasscheibe vor der Lichtquelle dürfen nicht mit den Fingern und schon gar nicht mit scharfkantigen Gegenständen in Berührung kommen. Befinden sich dennoch Flecken auf optischen Komponenten, dann sollten sie behutsam mit einem lösemittelgetränkten (z.B. Isopropanol), flusenfreien Wattestäbchen gereinigt werden. Alle einstellbaren optischen Komponenten sollten bereits vor der Dosierung justiert werden und danach höchstens kleine Korrekturen erfahren, damit zwischen dem Probenkontakt des Tropfens und der Messung möglichst wenig Zeit verstreicht. Andernfalls kann das Messergebnis verfälscht werden, zum Beispiel durch Verdunstung der Flüssigkeit. KRÜSS GmbH | Borsteler Chaussee 85 | 2

Beleuchtung „Wo viel Licht ist, ist viel Schatten“ – für die Tropfenkontur gilt dieses Sprichwort nur bedingt. Die Tropfenflüssigkeit ist ja in der Regel lichtdurchlässig, so dass eine helle Beleuchtung nicht nur außerhalb, sondern auch innerhalb des Tropfenbildes die Graustufenwerte erhöht und möglicherweise für eine ungünstige breitere Graustufenverteilung sorgt. Außerdem kann bei einer zu hell eingestellten Beleuchtung, bedingt zum Bespiel durch Beugungseffekte, die Kontur kleiner erscheinen – der Tropfen wird „überstrahlt". Wer mit der Kontaktwinkelmessung wenig Erfahrung hat, der empfindet...

Die DSA-Programme bestimmen die Basislinie automatisch mit Hilfe von Scheitel- oder Knickpunkten im Konturverlauf. Diese kommen entweder durch den Abschluss der Konturlinie selbst oder – bei reflektierenden Tropfen – durch den Übergang zwischen dem Tropfenbild und seinem Spiegelbild zustande. Der zweite Fall ist der günstigere. Liefert die Oberfläche ein klares Spiegelbild der Tropfenkontur, dann wird die Basislinie genau erkannt. Bei nicht reflektierenden Proben kann zur leichteren Erkennung der Basislinie ein Aufsichtswinkel von maximal 4° eingestellt werden. Die Verzerrung der Kontur ist bei...