JJF 2099-2024 光學(xué)接觸角測量儀校準(zhǔn)規(guī)范

學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF20992024光學(xué)接觸角測量儀校準(zhǔn)規(guī)范i si ii

i ii si ii

i i i t-

- -

-20240207發(fā)布-

- -

-國

家

市

場

監(jiān)

督

管

理

總

局 發(fā)

布ｗｗ兔ｗ學(xué)兔．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF2099—2024ｗｗ兔ｗ學(xué)兔．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載光學(xué)接觸角測量儀校準(zhǔn)規(guī)范i i ii

i i i ii

i ii stContactAngleMeasurngInsrument

JJF20992024歸

口

單

位:全國新材料與納米計量技術(shù)委員會主要起草單位:中國計量科學(xué)研究院江蘇省計量科學(xué)研究院參加起草單位:廣州市計量檢測技術(shù)研究院蘇州市計量測試院陜西省計量科學(xué)研究院國家納米科學(xué)中心本規(guī)范委托全國新材料與納米計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF2099—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載本規(guī)范主要起草人:王 海

(中國計量科學(xué)研究院)王梅玲

(中國計量科學(xué)研究院)秦 潔

(江蘇省計量科學(xué)研究院)參加起草人:楊昭信

(廣州市計量檢測技術(shù)研究院)王云祥

(蘇州市計量測試院)于得水

(陜西省計量科學(xué)研究院)徐 鵬

(國家納米科學(xué)中心)學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF2099—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載目 錄引言

………………………

(Ⅱ)1

范圍……………………

(1)2

引用文件………………

(1)3

術(shù)語和定義……………

(1)4

概述……………………

(1)5

計量特性………………

(2)6

校準(zhǔn)條件………………

(2)7

校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法…………………

(2)8

校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)…………

(3)9

復(fù)校時間間隔…………

(3)附錄

A 校準(zhǔn)原始記錄參考格式

………

(4)附錄B

校準(zhǔn)證書內(nèi)頁參考格式

………

(5)附錄C 接觸角示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定示例

……………

(6)Ⅰ學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF2099—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載引 言JJF1001

《通用計量術(shù)語及定義》、JJF1059.1

《測量不確定度評定與表示》、JJF1071—2010

《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》

和JJF1094

《測

量

儀

器

特

性

評

定》共

同構(gòu)成支撐本規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范在制定過程中參考了

GB/T30447—2013

《納

米

薄

膜

接

觸

角

測

量

方

法》的

相關(guān)內(nèi)容。本規(guī)范為首次發(fā)布。Ⅱｗｗ兔ｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃ學(xué)兔ｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF2099—2024ｗｗ兔ｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃ學(xué)兔ｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載光學(xué)接觸角測量儀校準(zhǔn)規(guī)范1

范圍本規(guī)范適用于光學(xué)接觸角測量儀的校準(zhǔn)。2

引用文件本規(guī)范引用下列文件:JJF1059.1

測量不確定度評定與表示JJF1071—2010

國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本

(包括所有的修改單)

適用于本規(guī)范。3

術(shù)語和定義JJF1001、JJF1059.1和JJF1094界定的及下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1

接觸角

contactangle氣、液、固三相交界處的氣-液界面的切線與固液交界線之間的夾角θ

(見圖1)。注:接觸角分為靜態(tài)接觸角和動態(tài)接觸角,本規(guī)范中接觸角均指靜態(tài)接觸角。a)θ<90° b)θ>90°i3.2

座滴

sessledropi位于固體表面上表面的液滴。

圖1

接觸角示意圖4

概述光學(xué)接觸角測量儀,也稱光學(xué)成像式或影像式接觸角測量儀,是測量液體對固體材料接觸角的儀器,主要用于表征液體對固體材料表面的潤濕性能,其工作原理為將液滴滴于樣品表面,形成座滴,通過光學(xué)成像獲取座滴的圖像,利用計算機(jī)軟件,通過數(shù)學(xué)模型

(如圓、橢圓、楊-拉普拉斯方程等)

擬合出座滴圖像的輪廓并得到接觸角。光學(xué)接觸角測量儀

(以下簡稱

“接觸角儀”)主要由光源、

液滴進(jìn)樣單元、

樣品臺、圖像采集單元、圖像分析單元等部分組成,圖2為接觸角儀結(jié)構(gòu)示意圖。光源可以是白熾燈或者光纖類型的燈,其產(chǎn)生的熱量不能影響試樣或液滴。圖像采集單元通常是1學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF2099—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載顯微鏡或者照相機(jī)。圖像分析單元由計算機(jī)、分析軟件組成。圖2

接觸角儀結(jié)構(gòu)示意圖1—光源;2—液滴進(jìn)樣單元;3—樣品臺;4—圖像采集單元;5—圖像分析單元5

計量特性5.1

示值誤差接觸角儀示值誤差一般不超過±0.3°。5.2

測量重復(fù)性接觸角儀測量重復(fù)性一般不超過0.1°。注:以上指標(biāo)不用于合格性判定,本規(guī)范給出的計量特性要求僅供參考。6

校準(zhǔn)條件6.1

環(huán)境條件16.1.1

環(huán)境溫度

(0~35)℃,相對濕度不超過80%。16.1.2

接觸角儀周圍無影響校準(zhǔn)結(jié)果的振動、沖擊、電磁場及其他干擾源。6.2

測量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)實際需要,選用由國家計量行政部門批準(zhǔn)的接觸角有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),或者選用國家法定計量檢定機(jī)構(gòu)出具證書的量值具有溯源性的標(biāo)準(zhǔn)樣品。

測量標(biāo)準(zhǔn)量值范圍0°~k180°,擴(kuò)展不確定度不超過0.1°

(=2)。k6.3

校準(zhǔn)前檢查和準(zhǔn)備6.3.1

接觸角儀應(yīng)具有名稱、型號、制造廠、出廠編號等標(biāo)識。6.3.2

校準(zhǔn)前,檢查接觸角儀外觀

及

各

部

分

相

互

作

用,

確

保

接

觸

角

儀

各

部

件

齊

全

且

連接良好,各旋鈕及按鍵應(yīng)能正常工作,確定無影響其校準(zhǔn)計量特性的因素。7

校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1

示值誤差及測量重復(fù)性7.1.1

校準(zhǔn)步驟調(diào)整樣品臺水平面與光軸平行,將接觸角標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)樣品垂直放置樣品臺上且2ｏｍ標(biāo)準(zhǔn)學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃ下載22

s= ∑(θ

ｏｍ標(biāo)準(zhǔn)學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃ下載22

s= ∑(θ

-θ)

n -1 ()標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)樣品圖形平面垂直于光軸,調(diào)節(jié)樣品臺高度,對圖形進(jìn)行聚焦成像,獲取清晰的圖像,選擇合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合,得到接觸角。通常,至少選擇3個校準(zhǔn)角度點

(一般在測量范圍內(nèi)近似均勻選取)

進(jìn)行測量,每個校準(zhǔn)角度點重復(fù)測量6次。7.1.2

示值誤差1示值誤差按照公式

()

計算。11Δθ=θ-θr ()1式中:°°Δθ———接觸角儀的示值誤差,();°°θ

———接觸角儀的示值平均值,();°θr

———標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)樣品的校準(zhǔn)值,()。°7.1.3

測量重復(fù)性2測量重復(fù)性按照公式

()

計算。2nii式中:°i °°s

———接觸角儀的測量重復(fù)性°i °°θ

———接觸角儀的單次測量值,();θ

———接觸角儀的示值平均值,();n

———測量次數(shù),n=6。8

校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8.1

校準(zhǔn)結(jié)果處理校準(zhǔn)結(jié)果按照7.1.2和7.1.3規(guī)定計算。校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度按照J(rèn)JF1059.1進(jìn)行評定,測量不確定度評定示例見附錄C。8.2

校準(zhǔn)證書經(jīng)校準(zhǔn)的光學(xué)接觸角測量儀出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書包括的信息應(yīng)符合JJF1071—2010中5.12的要求。9

復(fù)校時間間隔建議復(fù)校時間間隔一般不超過12個月。由于復(fù)校時間間隔的長短是由接觸角儀的使用情況、使用者及本身質(zhì)量等諸多因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)接觸角儀實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。3校準(zhǔn)證書編號:原始記錄編號:送校單位:校準(zhǔn)地址:儀器名稱:出廠編號:制造廠商:型號規(guī)格:環(huán)境溫度:

℃環(huán)境相對濕度:

%校準(zhǔn)日期:校準(zhǔn)人員:核驗人員:技術(shù)依據(jù):校準(zhǔn)用測量標(biāo)準(zhǔn):名

稱測量范圍擴(kuò)展不確定度證書編號有效期至標(biāo)準(zhǔn)值/(°)示值/(°)示值平均值/(°)示值誤差/(°)擴(kuò)展不確定度(k=2)/(°)123456標(biāo)準(zhǔn)值/(°)示值/(°)測量重復(fù)性/(°)123456ｏｍ標(biāo)準(zhǔn)．ｃｘｗ兔ｗｗｗ學(xué)兔．ｂｚｆ下載JJF2099—2024ｏｍ標(biāo)準(zhǔn)．ｃｘｗ兔ｗｗｗ學(xué)兔．ｂｚｆ下載附錄A校準(zhǔn)原始記錄參考格式一、示值誤差一、示值誤差二、測量重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)值(°)示值平均值(°)示值誤差(°)測量重復(fù)性(°)示值誤差不確定度

(k=2)(°)學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載JJF2099—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁參考格式校準(zhǔn)結(jié)果5校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)下兔ｗｗｗ．ｂｚｆ兔學(xué)ｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)載C1222C

u c

= ?Δθ +

?Δθ?θ準(zhǔn)下兔ｗｗｗ．ｂｚｆ兔學(xué)ｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)載C1222C

u c

= ?Δθ +

?Δθ?θuθ?θ

ruθ r

=

(

×uθ

)2+[(-1)×uθ

r]2

=uθ +uθ

r (.2)

s= ∑(θ

-θ)

n -1 (.3)附錄C接觸角示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定示例C.1

測量方法k使用接觸角標(biāo)準(zhǔn)

物

質(zhì)

[以

GBW

(E)136729

為

例],

其

標(biāo)

準(zhǔn)

值

為

30.0°,

擴(kuò)

展

不

確k定度為0.1°

(=2)。將接觸角儀6次示值

的

平

均

值

與

標(biāo)

準(zhǔn)

物

質(zhì)

的

標(biāo)

準(zhǔn)

值

進(jìn)

行

比

較,

以兩者之差作為接觸角儀的示值誤差。C.2

測量模型接觸角儀的示值誤差按照公式

(C.1)

計算。CΔθ=θ-θr (.1)C式中:°°°Δθ———接觸角儀的示值誤差,();°°°θ

———接觸角儀的示值平均值,();θr

———標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值,()。C.3

測量不確定度分析本規(guī)范主要是基于

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對接觸角儀的計量性能

(示值誤差和重復(fù)性)進(jìn)行評價,這里主要考慮接觸角儀示值和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值引入的不確定度,其中接觸角儀示值引入的不確定度包括測量重復(fù)性和接觸角儀分辨力引入的不確定度。C公式

(.1)

中輸入量θ和θr

的各不確定度分量不相關(guān),θ和θr

的

靈

敏

系

數(shù)

分

別

等CC于1和-1,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按照公式

(.2)

進(jìn)行計算。C2 2C.4

輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定uC.4.1

接觸角儀示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(θ)uuC.4.1.1

接觸角儀測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(θ,1)u測量重復(fù)性按照公式

(C.3)

計算。nii式中:°i °°s

———接觸角儀的測量重復(fù)性°i °°θ

———接觸角儀的單次測量值,();θ

———接觸角儀的示值平均值,();n

———測量次數(shù),n=6。接觸角儀測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由公式

(C.4)

計算。Cuθ,1=s/

n (.4)C6ｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂ載JJF2099—2024ｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂ載式中:°°uθ,1———接觸角儀測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,();°°s ———接觸角儀的測量重復(fù)性,();n ———測量次數(shù),n=6。. . 1k. . . . .. C .以測量

標(biāo)

準(zhǔn)

值

為

300°、擴(kuò)

展

不

確

定

度

為

01°. . 1k. . . . .. C .為例,接

觸

角

儀

6

次

重

復(fù)

測

量

的

示

值

為:3004°、3002°、2999°、2995°、3001°、2997°。按照公式

(.4)計算得到接觸角儀測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0014°。uC.4.1.2

接觸角儀分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(θ,2)u被校接觸角測量儀分辨力為0.01°,由接觸角儀分辨力d

導(dǎo)致的誤差區(qū)間半寬為d/2,認(rèn)為是均勻分布,包含因子k=

3,因

此

按

照

公

式

(C.5)計

算

得

到

接

觸

角

儀

分

辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uθ,2為0.0029°。k Cuuθ,2=d/2

k CuC.4.2

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值引入的