接触角测量仪校准方法（依据 JJF 2099‑2024《光学接触角测量仪校准规范》）

分为日常内部点检校准（实验室自查）与计量正式校准（有证标准片，出具校准证书）两类；校准核心：水平校正 → 光学倍率标定 → 角度示值校准 → 重复性验证。

一、校准环境要求

• 温度：10～35℃，推荐 20±3℃；温度波动小，无气流、振动、强光直射

• 相对湿度 ≤80%，无腐蚀性气体；仪器、标准件提前等温放置≥2h

• 台面稳固，远离空压机、泵等振动源

二、所需标准器具

1. 高精度水平仪（电子水平仪优先）

2. 接触角有证标准片（GBW (E) 136729~136731，30°、60°、120°），溯源标准，用于角度示值校准国家标准物...

3. 标定球 / 标定棒（已知直径，用于像素倍率标定，把像素换算成长度 mm）

4. 可选：PTFE 标准参考片、超亲水硅片（日常比对验证，不能作为计量标准）

5. 无尘擦纸、异丙醇，清洁标准片

区分：标准角度片（图形模拟液滴）用于仪器角度计量校准；PTFE + 纯水仅做日常性能核查，不可用于正式计量

三、完整校准步骤

1. 外观与机械预检查

• 检查样品台、注射泵、针头、相机、光源接线正常；镜头、样品台无油污划痕

• 清理样品台，确认注射泵进退顺畅，针头无堵塞、毛刺

2. 样品台水平校准（最重要，每次开机必做）

1. 高精度水平仪放置样品台中心

2. 调节仪器底部调平螺丝，X、Y 两个方向气泡居中

3. 确认样品台平面与相机光轴垂直；台面倾斜会直接造成液滴形变、接触角偏大 / 偏小

3. 光学倍率标定（像素标定，改变镜头焦距 / 物距后必须重标）

作用：建立【像素 ↔ 实际长度】换算关系，软件才能计算轮廓、角度、液滴体积。

1. 将已知直径标定球 / 标定棒放在样品台视场中心

2. 调焦，使球体边缘清晰、光源均匀，无过曝、阴影

3. 软件进入标定功能，输入标定球真实直径；框选球体图像，执行标定

4. 软件得到 μm / 像素；保存标定参数；倍率标定失效时，所有角度测量不可信ramé-hart

4. 接触角示值误差校准（JJF2099‑2024 核心项目）

1. 将有证接触角标准片平稳固定在样品台，标准图形正对相机光轴

2. 升降样品台对焦，调整光源，使圆弧轮廓锐利，边缘识别稳定

3. 在测量范围均匀选取≥3 个角度点（如 30°、60°、120°）；每个角度重复测量 6 次，分别记录左右接触角

4. 计算平均值：

\(\Delta\theta=\bar-\theta_r\)\(\Delta\theta\)：示值误差；\(\bar\)：仪器测量平均值；\(\theta_r\)：标准片证书标称值5. 判定：示值误差在仪器允许技术指标内为合格；超差需排查光学、水平、标定，必要时返厂。

5. 测量重复性校准（同一样品多次测量）

使用同一标准片同一位置，连续 6 次测量，计算实验标准差 s，评估随机波动。

6. 可选：液体参考样品日常核查（内部质控，不是计量校准）

仅用于日常点检，不能作为计量溯源

1. 洁净 PTFE 标准片，滴 5μL 去离子水，静态接触角参考值约 110°±2°

2. 超亲水清洁硅片，水接触角接近 0～10°

3. 每个位置测 5 滴，取平均；偏差过大先复查水平 + 光学标定，再排查样品污染、针头问题

7. 注射系统核查（针对滴液法）

• 微量进样泵：检查液滴体积重复性；针头清洁，无挂液；滴液速度控制 < 1μL/s，减少动态润湿效应。

四、校准周期建议

• 水平、光学倍率：每次更换焦距、镜头、样品台高度，必须重标定

• 内部日常核查：每周 / 每次开机前水平检查；每月用标准片做一次角度点检

• 计量机构正式校准：每年一次（实验室 CNAS 体系要求）；仪器搬迁、大修、镜头更换后立即送校。

五、常见失效原因

1. 样品台未水平 → 角度系统性偏移

2. 镜头脏污、光源不均、边缘模糊 → 自动识别轮廓出错

3. 倍率标定失效（移动焦距后忘记重标）

4. 标准片表面被手触摸污染、划伤

5. 液滴体积不合适、针头挂液、气流扰动

六、校准记录内容（可直接写进 SOP）

校准日期、环境温湿度、仪器编号、标准片编号 / 证书号、水平结果、倍率标定值、各角度测量原始数据、示值误差、重复性、判定结果、校准人。