CN113670775A

CN113670775A - 用于分析样品的表面与液体之间相互作用的方法和设备

Info

Publication number: CN113670775A
Application number: CN202110526768.2A
Authority: CN
Inventors: T·K·史蒂文; B·弗里德里希; A·布赫霍尔兹; M·詹森; F·韦泽
Original assignee: Kruess GmbH Wissenschaftliche Laborgeraete
Current assignee: Kruess GmbH Wissenschaftliche Laborgeraete
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2021-11-19
Also published as: US11644403B2; EP3910314A1; EP3910314B1; US20210356372A1

Abstract

本发明涉及一种用于分析在样品表面与液体之间的相互作用的方法，具有以下步骤：a)将液体的液滴施加到样品表面；b)用多个光源照射液滴，这些光源在液滴周围分别设置在一个光源位置中；c)用相机检测光源的来自液滴的光反射，对于每个检测到的光反射，确定在相机的传感器上的传感器位置；d)将各单个光源位置与各单个传感器位置对应起来，从而存在分别由一个传感器位置和一个相关光源位置组成的对；e)由这些对计算出液滴的位置和尺寸信息。

Description

用于分析样品的表面与液体之间相互作用的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于分析样品的表面与液体之间的相互作用的方法和设备，将液体的液滴施加到样品表面并对其进行测量。这种方法给出样品的表面特性的结论，因为这些特性决定了与所施加的液体的相互作用。

背景技术

在这种情况下通常使用的表征表面特质的数据是所谓的接触角，在与确定的测试液体接触中出现所述接触角。为了确定接触角，例如由文献DE 197 54 765 C1中已知一种方法，其中，由侧面的观察方向记录液滴的阴影图像。在所述阴影图像中可以识别液滴的轮廓和与样品的边界面，从而可以直接从阴影图像中获取接触角。但不是总能在阴影图像中清晰地识别出边界面和液滴轮廓，这可能会导致不精确性。此外，只能有限地实现自动评估。通常需要经验丰富的操作员才能获得可靠的结果。

在另一种已知的方法中，基于液滴已知的体积和液滴的利用相机从上方检测到的直径来计算液滴的接触角。为了精确地确定直径，相机和液滴之间的距离必须是已知的。另外，在接触角较大的情况下产生较大的误差，因为对于大的接触角液滴的直径随接触角仅略有变化。

由文献EP 2 093 557 B1已知另一种用于确定接触角的方法，在所述方法中，同样通过相机从上方观察液滴。与相机的光轴隔开侧向间距地设置两个光源，液滴必须位于所述光轴上。相机捕获光源的光反射的图像。对相关像点与光轴的距离或彼此之间的距离进行评估。在到样品表面的距离已知时，则由这个距离信息可以计算出液滴的半径。但必须已知液滴或样品表面相对于测量***的准确的布置形式。

由文献JP 2007132929 A已知一种用于确定墨滴的体积的方法。由计量单元将墨滴计量供应到墨液容纳部中，接着将带有墨滴的墨液容纳部传送到观察单元处。

由文献KR 2016 0117206 A同样已知一种用于确定墨滴的体积的方法。

文献DE 10 2017 007 301 A1记载了一种方法，利用该方法可以确定水滴在水果表面上的接触角，以便将用表面活性剂和农药处理的水果与未处理的水果区分开。这里提及了一种设计方案，用于通过反射点确定液滴的曲率和接触角。

发明内容

由此出发，本发明的目的是，提供一种用于分析样品的表面与液体之间的相互作用的方法以及相应的设备，所述方法可以特别灵活且容易地应用。

所述目的通过根据权利要求1的用于分析样品的表面与液体之间的相互作用的方法来实现。有利的设计方案在后面的从属权利要求中给出。所述方法包括以下步骤：

a)将液体的液滴施加到样品表面，

b)用多个光源照射液滴，这些光源在液滴周围分别设置在一个光源位置中，

c)用相机检测光源的来自液滴的光反射，对于每个检测到的光反射，确定在相机的传感器上的传感器位置，

d)将各单个光源位置与各单个传感器位置对应起来，从而存在分别由一个传感器位置和一个相关光源位置组成的对，

e)由这些对计算出液滴的位置和尺寸信息。

液滴到样品表面上的施加可以以任意的方式和形式，尤其是利用适当的计量装置进行。例如液滴可以在细套管上悬垂地形成，并通过将细套管一直降低到靠近样品表面而使液滴放置在样品表面上。接下来，可以撤回细套管。同样已知的是，用液体射束来施加液滴，如申请人的文献EP 2 899 528 B1中记载的那样。所施加的液滴的体积通常在0.1μl至20μl的范围内，一般约为1μl。

在另一个方法步骤中，用多个光源照射液滴。每个光源都位于确定的光源位置，就是光源相对于相机的布置形式是已知的。所有光源都设置在液滴周围，尤其是使得来自光源的光落在液滴上。光源到液滴的距离取决于液滴的位置。所述距离可以是相同尺寸的或可以是变化的。所述距离通常在1mm至50mm的范围内。

光源可以以不同的方式和形式来实现，例如借助于近似点状的光源或与合适的遮光板相结合使用大面积的光源来实现。也可以使用具有有目的地操控的单个像素或单个像素组的大面积发光屏。对于产生光反射，重要的只是，每个光源具有有限的空间延展尺寸并且在所有的侧面都被暗区域包围。光源还必须设置成彼此隔开空间距离，以便可以清晰地彼此区分。在这些前提条件下，通过在液滴表面上的反射产生光反射(Lichtreflex)，所述光反射作为边界清晰地照亮的区域在传感器上成像，从而对于每个要计入评估内的光反射可以确定传感器位置。

在另一个方法步骤中，用相机检测光源的来自液滴的光反射。所述相机具有传感器。所述相机例如可以是CCD相机。所述相机还具有光学元件，利用所述光学元件将由相机检测到的视场投射/成像到传感器上。形成光反射的前提条件是，液滴表面至少部分地反射由光源入射的光。对于大多数液体都是这种情况，尤其是对于通常为了描述样品特征而使用的测试液体。可以选择使用透明的或不透明的液体、例如染色的液体作为测试液体。

对于每个检测到的光反射可以确定一个传感器位置。所述传感器位置例如由光反射在传感器面上的成像的二维坐标组成。根据光源的几何形状、其布置形式和其亮度分布以及液滴表面的反射特性和几何特性，光反射在传感器上的图像可以近似为点状的或者或在一定程度上延展尺寸。如果在传感器的多个像点上延伸，则可以由亮度分布计算出作为进一步评估的基础的传感器位置，例如作为亮度分布的最亮像点或重心或中点计算传感器位置。

因此，在检测光反射之后得到多个传感器位置，这些传感器位置分别描述一个检测到的光反射。可以理解的是，可能出现另外的光反射，这些光反射成像到传感器上，但没有被计入评估中。对于所述另外的光反射不必确定传感器位置。

此时，在下一个步骤中，将各单个光源位置与各单个传感器位置对应起来。通过这种对应关系，产生由传感器位置和相对应的光源位置组成的对。这些对于进一步评估是重要的，因为这些对使得可以得出关于液滴表面的结论，由相关光源发射的光在所述液滴表面上发生反射。可以以不同的方式和形式实现将所述光源与单个传感器位置对应起来，下面讨论几个示例。

在光源和光反射的数量方面，所述方法提供了不同的可能性。原则上，对于在步骤e)中进行的计算需要至少两对传感器位置和相对应的光源位置。但如果使用更多数量的对，例如至少三对，至少四对，至少五对或至少十对，则可以提高精度。这一方面可以通过增加光源的数量来实现，即，例如使用多于两个的光源，尤其是三个、四个、五个或五个以上的光源。另一个可能性在于，使用附加的相机。如果例如使用两个相机检测两个光源的光反射，则总共有四个由传感器位置和相对应的光源位置的对可以用于进一步评估。

在最后的方法步骤中，由所述对来计算液滴的位置和尺寸信息。所述位置例如可以是液滴的中点，所述尺寸信息例如可以是液滴的半径。但根据液滴具有怎样几何形状或者作为液滴的几何形状基础的是怎样的数学模型，所述尺寸信息也可以是描述液滴的表面几何形状的其它尺寸，例如椭圆半轴、直径、体积、高度或其他例如由这些尺寸导出的描述液滴外形的尺寸。

具体执行怎样的计算步骤来计算液滴的位置和尺寸信息主要取决于所使用的光源的数量和光源的布置形式以及对于液滴几何形状所采用的数学模型。下面还要具体说明可能计算方式的几个示例。计算步骤的主要共同点是，以所述对为基础，既可以计算出液滴的位置，也可以计算出所述尺寸信息。其基础是，在前面的方法步骤中涉及的建立各单个光源位置与各单个传感器位置的对应关系。就是说，仅根据检测到的光反射就既可以确定液滴的相对于测量***的布置形式，也可以确定希望的尺寸信息。这是所述方法的一个重要优点，因为与由现有技术已知的方法不同，既不需要精确控制测量***到样品表面的距离，也不需要精确控制液滴相对于测量***、例如关于相机的光轴的布置形式。因此，尤其是考虑到不规则地构成的样品表面，所述方法可以设计得明显更为灵活。从一开始就排除了在由现有技术中已知的测量方法中由液滴的错误定位而导致的误差源。因此对于施加液滴的要求也较少，并且必要时也可以由特定专业知识较少的人员来完成施加。

所述方法的另一个优点是，评估可以基本上自动地进行。不需要手动执行或检查各个评估步骤。因此，该方法可以设计得特别简单。

在一个设计方案中，所述光源由离散的发光器件形成。所述发光器件例如可以是发光二极管(LED)。每个发光器件都固定在确定的光源位置处。如已经提到的那样，原则上可以多种方式和形式来构成光源，也可以使用大面积的发光屏，在这种发光屏中，各个部分区域形成所述光源。在这种情况下，由对发光屏的操控来实现光源的精确布置。但离散的发光器件的使用是特别简单的并且可以提供具有较高的光强度和清晰分界的亮度分布的光源。

在一个设计方案中，根据光源位置创建模板，所述模板描述光反射的预期的传感器位置，在步骤d)中将检测到的光反射与所述模板进行比较。光源位置相对于相机是已知的。为了生成所述模板，在例如假设将典型的液滴设置在典型的位置处的情况下，可以计算出一个与相机图像相对应的图像。这个计算出的图像就是描述光反射的预期的传感器位置的模板。如果后面在实施所述方法时检测到真实液滴的相机图像，则可以在一个模板匹配步骤中将其与模板进行比较，以便将检测到的光反射或相对应的传感器位置与各个光源位置对应起来。这种处理方式在实践中是非常有帮助的，因为实际检测到的相机图像通常表现为不是或者不是仅来自液滴表面的光反射。特别是当使用带有镜面反射表面的样品或在使用透明液体时就是这种情况。当在镜面反射的样品表面上使用透明液体时，会出现特别复杂的反射。在这种情况下，进入液滴中的光束可能在液滴的边界面上、特别是样品和液滴之间的边界面上发生反射，可能还会发生多次反射。会产生这样的相机图像，所述相机图像即使在使用少量光源的情况下也显示出大量的光反射。此时，通过使用模板可以使得确定实际上源自液滴表面的光反射与各个光源位置的对应关系变得容易。

在一个设计方案中，针对单个光源和/或单个光源的不同组重复执行步骤b)和c)。通过这个措施同样可以使确定检测到的光反射与光源位置的对应关系变得容易，因为在确定时刻仅检测单个光源的或单个光源的组的光反射，而不是来自所有光源的光反射。为了依次执行步骤b)和c)可以尤其是通过接通和断开来激活或关闭单个光源

在一个设计方案中，在单个光源的至少两个不同的组中包含一个单个光源。此时，通过比较由单个光源的两个不同的组检测到的相机图像，可以较为简单地确定，哪些光反射源自包含在两个不同的组中的光源。

在一个设计方案中，在步骤e)中，为所述对分别计算出多个法向量，所述法向量描述反射的表面区域的可能的布置形式。在液滴表面上的镜面反射根据“入射角等于出射角”的原理关于表面的法向量对称地进行。通过跟踪相机的相对应的视线，可以由传感器位置计算出入射光束的方向。但由于所述表面与照相机之间的距离不是已知的，即使已知对应于光反射的光源位置的位置，也不能确定镜面式表面的准确布置形式。但可以给出多个法向量，所述法向量分别对应于镜面式表面的一个可能的距离并描述光束在这个点上的镜面反射。就是说，对于每个对，可以计算出多个法向量，这些法向量分别描述反射的表面区域的一个可能的布置形式。如果针对多个对进行所述计算，则可以根据多个沿各个视线设置的法向量来确定表面几何形状，所述表面几何形状可以与所有检测到的对相协调。此时，由表面几何形状得出液滴的尺寸信息。

在一个设计方案中，在步骤e)中，在优化过程中使假定的液滴表面变化并将所述液滴表面与针对所述对计算出的所述法线向量相比较。例如，对于每个假定的液滴表面，可以在与视线相交的点处计算液滴表面上的法向量。此时，在优化方法中，使假定的液滴表面上的法向量与由所述对计算出的、描述反射的法向量之间的偏差最小化。以这种方式可以辨识实际的液滴表面。这个优化过程可以提供非常准确的结果。如果对液滴表面给出合理的假设，则优化过程会非常快速地收敛。所述假设可以包括确定液滴位置和液滴表面的几何形状的参数，例如在假设为球形时，所述参数包括液滴的中点和液滴的半径。如果尤其是考虑到液滴几何形状由于重力引起的变形，对于液滴的几何形状做出不同于球形的假设，则在一些情况下还可以获得更加精确的结果。例如，可以假设液滴具有椭圆的形状。

在一个设计方案中，在步骤e)中，为了计算液滴的位置，计算分别包括一个光源位置和相机的一个视线的平面的交点，所述视线对应于与所述光源位置相对应的传感器位置。根据一个对，即根据一个光源位置和一个对应的传感器位置，可以计算出包括相机的一个视线和所述光源位置的平面。所述平面通过沿视线的矢量和从相机到光源位置的矢量限定。该平面还包含液滴表面上这样的点，检测到的光反射在该点处通过液滴表面的反射形成。在该点处，液滴表面的法向量同样也位于所计算的平面中。在任何情况下，在液滴具有近似球形的几何形状时，则液滴的中点位于沿由液滴表面的法向量描述的直线上并且也位于所计算的平面之内。因此，如果可以计算出多个这样的平面，则由这些平面的交点得出液滴的中点，即所述中点的位置。以这样的方式，在一些情况下可以特别容易地确定液滴的位置。不需要进行优化计算或关于液滴布置形式的假设。

在一个设计方案中，在另一个计算步骤中，以在步骤e)中计算出的尺寸为基础计算出液滴的接触角。如果例如假设液滴是球形的和在液滴区域内样品表面是平坦的，则基于液滴中点和液滴半径形式的尺寸信息可以计算接触角。根据所做的假设或希望的精度，其他假设为已知的或通过测量技术检测到的尺寸可以计入接触角的计算中，所述尺寸尤其是液滴的体积或样品表面与测量装置之间的距离，在施加液滴时通过相应精确的计量可以预先给定所述体积。

在一个设计方案中，在步骤c)中，利用另一个相机检测光源的来自液滴的另外的光反射，针对每个另外的光反射确定在所述另一个相机的传感器上的传感器位置。如已经提到的那样，以这种方式可以使用另一个相机或者必要时也使用两个以上另外的相机将更大数量的由传感器位置和光源位置构成的对计入所述评估中。由此可以实现使评估具有更高的精度和/或更高的可靠性。在基于分别包括一个光源位置和一个视线的多个平面对液滴位置进行所描述的计算时，得到了一个特殊的优点，因为在使用多个照相机时可以将具有彼此相差较大的角度位置的平面计入评估中。

在一个设计方案中，所述相机和所述另一个相机具有相对于彼此相差10°或更大角度的观察方向。这个角度差可以是例如15°或更大、20°或更大或者也可以是30°或更大。两个相机的这种布置形式同样可以改进评估的精度和/或可靠性。

在一个设计方案中，所述光源具有围绕液滴规则的布置形式。原则上，所述光源可以以任意的方式和形式围绕液滴布置。但规则的布置形式可能有助于检测可以清晰地辨识的光反射。尤其可以通过规则的布置形式简化光源位置与光反射的对应关系，如上所述，主要是通过使用模板来进行。

在一个设计方案中，从液滴出发观察，光源的布置形式覆盖在π/8sr至2πsr的范围内的空间角。所给出的最大空间角2πsr对应于半球。原则上希望的是，检测球体表面上的彼此相隔尽可能远的点处的光反射。光源的布置形式覆盖的空间角范围越大，就能越好地实现这一点。但所述范围理论上的最佳值取决于接触角。在接触角非常小时，在各单个光源之间的过大的角间距很快地导致，不再能由每个光源都检测到光反射。实验表明，所述的空间角范围对于多数应用场合是特别适宜的。

在一个设计方案中，所述光源包括第一光源和第二光源，第一光源比第二光源更小和/或比第二光源彼此隔开更小距离地设置。从液滴出发观察，设置光源所用的彼此间的距离尤其是与角间距有关。使用不同的光源尤其是与不同的接触角相结合是有帮助的。在接触角较小时，液滴具有较大的曲率半径。此时，通过在液滴表面上的镜面反射只能将光源的较小的区域投射到相机的传感器上。在这种情形下，对源自第一光源的光反射进行评估是符合目的的。在接触角较大时，液滴具有较小的曲率半径，并且通过液滴表面上的镜面反射围绕液滴有较大的角度范围投射到相机的传感器上。这使得使用第二光源是特别符合目的的。总体而言，通过使用不同的光源可以使使方法符合目的地与相应的测量任务相适配。

通过具有权利要求15的特征的用于分析在样品表面与液体之间的相互作用的设备同样实现了上述目的。所述设备具有以下特征：

·用于在施加位置将液滴施加到样品表面上的装置，

·多个光源，这些光源在施加位置的周围分别设置在一个光源位置处，

·带有传感器的相机，所述相机朝施加位置定向并且构造成用于检测光源的来自所施加的液滴的光反射，以及

·电子的评估装置，所述评估装置构造成，

(i.)对于每个检测到的光反射，确定在相机传感器上的传感器位置，

(ii.)将各个光源位置与各个传感器位置相对应，从而存在分别由一个传感器位置和一个相对应的光源位置组成的对，并且

(iii.)根据所述对计算所施加的液滴的位置和尺寸信息。

所述设备特别是确定为用于实施根据权利要求1至14中的一项或多项所述的方法。所述评估装置与所述相机并且必要时与所述另一个相机或多个另外的相机连接。此外，所述评估装置也可以与光源连接，并且尤其是构造成用于，单个和/或成组地激活和关闭或者接通和断开所述光源。通过与相应的方法特征相对应地设计，就是说，尤其是通过相应地构成所述评估装置设备特征，实现了使所述设备与所述方法的上述设计方案相适配。对于所述设备的特征和优点参考方法的上述说明，这些说明内容相应地适用。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例详细说明本发明。

其中：

图1用示意图示出用于分析样品表面和液体之间相互作用的设备，

图2示出一个模板，

图3示意性简化地示出由设备的相机检测到的图像，以及

图4用从上方观察的视图示出用于分析样品的表面与液体之间的相互作用的另一个设备的示意图。

具体实施方式

图1在下面的图边缘上处示出用阴影线显示的样品，所述样品具有样品表面10。在样品表面上是透明液体的液滴T。液滴T近似于球形并且在形成接触角α的情况下支承在样品表面10上。所述液滴是用适当的计量设备施加到样品表面10上的。

用以测量液滴T的设备具有两个光源L₁和L₂，这两个光源分别位于一个光源位置处，所述光源位置下面也称为L₁和L₂。此外，所述设备还包括相机K和与相机连接的评估装置12。相机K相对于两个光源L₁和L₂位于固定的预定位置，所述位置下面也称为K。所述评估装置12特别是可以是集成到所述设备中的微型计算机或可以是外部计算机，所述外部计算机与设备的能够组合成测量头的其他元件耦合。照相机K具有光学器件14和传感器16，所述传感器具有传感器面，利用光学器件14将相机K的视场投射到所述传感器面上。

两个光源L₁和L₂设置成，使得这两个光源照射液滴T的表面。从光源L₁发出的光束18这里命中液滴T的表面上的点P₁，在这个点处所述光束关于法向量n_P1镜像对称地发生反射。在点P₁处反射的、源自光源L₁的光投射到传感器16的点K₁上。就是说，相机K在传感器位置K₁处检测光源L₁的光反射。相机K以相同的方式在传感器位置K₂处检测光源L₂的光反射。相对应的源自光源L₂的光束20的镜面反射在液滴T的表面上的点P₂处进行，并且是关于法向量n_P2镜像对称地反射。

根据单个光反射和相对应的传感器位置，通常不能确定液滴表面上对应的反射点。如果跟踪属于传感器位置K₁的相机视线22，则沿该视线22在传感器位置K₁处命中传感器16上的光不仅可能源自点P₁，而且同样可能源自任何其他位于所述视线上的点，例如源自点P₁'，如果在这个点处存在由法向量n_S1'描述的、镜面反射的表面。在这种情况下，来自光源L₁的光会沿射线18'到达点P₁'。

例如可以通过将由光源位置和传感器位置组成的对引入评估中并利用假设的表面几何形状进行校准来消除这种不唯一性。这在图1中参考用虚线示出的另一个液滴T′的假设的表面来说明。但描述液滴T'的表面在光束18'必然发生反射的点P₁'处的定向的法向量n_P1'的方向与描述反射的单位矢量n_S1'的方向有很大偏差。这个偏差表明，命中传感器位置K₁的光实际上不可能源自假设的液滴T'的表面。

在图1中，在使用相对应的附图标记的情况下，还示出光源L₂在假设的液滴T'的点P₂'处发生反射的假设情形。对于这个点P₂'处假设的反射，液滴T'的表面在与视线24的交点处的法向量n_P2'也与描述理论上可设想的镜面反射的单位矢量n_S2'有明显的偏差。这表明，在使用足够数量的由单个传感器位置K₁、K₂、...、K_i和相对应的光源位置L₁、L₂、...、L_i组成的对K₁-L₁、K₂-L₂、...、K_i-L_i时，可以计算出，假设的液滴几何形状与所考察的对是否相符。以这种方式，可以例如用优化方法来计算液滴的位置和尺寸信息。

对于这个方法重要的是，可以将检测到的光反射的传感器位置K₁、K₂唯一地与单个光源位置L₁、L₂相对应。为此，图2和图3示出借助于模板来建立对应关系，所述模板描述光反射预期的传感器位置。所述模板显示七个表示为实心圆的光反射，这些光反射由七个处于确定的布置形式的光源引起。假设来自这些光源发出的光束在典型的液滴上发生反射，则得到在模板中显示的光反射。

图3示意性示出由相机K检测到的图像，在这个图像中示出液滴T的轮廓，以便进行说明。在一些情况下，在真实的相机图像中所述轮廓是完全无法识别的或只能微弱地识别的。此外，这个相机图像显示了总共11个光反射、其中7个光反射作为实心圆示出。这七个光反射源自作为模板基础的7个光源在液滴T上的反射。这些光源的布置形式类似于图2中的模板的布置形式，从而通过与模板比较可以将由相机检测到的、在图3中作为实心圆示出的光反射与各单个光源位置对应起来。图3的相机图像附加地示出另外四个作为空心圆显示的光反射。这些光反射源自不应计入评估中的其他光源或者通过例如在液滴内部或在样品表面上发生干扰性的多次反射而形成。这些光反射在模板中没有对应物，从而通过将图3的相机图像与图2的模板进行比较可以简单地将这些光反射识别为干扰信号。

图4用从上方观察的示意图示出另一个用于描述样品表面的特性的设备，所述设备具有两个相机K和K'。在该图中仅示出一个光源L₁。还示出具有中点M的液滴T。在图4的图示中，视线大致从上方指向(未示出的)样品表面，从而液滴T表现为一个整圆。对于相机K，示出从相机K到光源L₁的单位矢量d_KL1，同样还示出单位矢量d_KP1，这个单位矢量对应于该相机到液滴T的表面上的反射点P₁的视线。这两个单位矢量d_KL1和d_KP1限定一个平面，这个平面包括相机K的视线和光源L₁。此外，液滴T的表面在点P₁处的法向量n_P1以及中点M位于这个平面中。相同的情况也适用于由单位矢量d_K'L1和d_K'P2限定的平面，从而这两个平面的交线可以确定一个包含所述中点M的线。当使用至少一个另外的光源或还有一个另外的照相机时，以这种方式获得三个平面，这些平面在液滴的中点M处相交。因此，计算出这些平面给出关于液滴T位置的结论。

附图标记列表

10 样品表面

12 评估装置

14 光学器件

16 传感器

18 L₁的光束

20 L₂的光束

22 视线K₁

24 视线K₂

K 相机

K' 另一个相机

K₁ L₁的光反射的传感器位置

K₂ L₂的光反射的传感器位置

L₁ 光源

L₂ 光源

P₁、P₂ 液滴T的表面上的点

T 液滴

T' 假设的液滴

P₁'、P₂' 假设的液滴T'的表面上的点

M 中心点

α、α' 接触角

Claims

1.用于分析在样品表面与液体之间的相互作用的方法，具有以下步骤：

a)将液体的液滴施加到样品表面，

e)计算出液滴相对于测量***的位置和液滴的尺寸信息，由所述对来计算所述位置和所述尺寸信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源由离散的发光器件形成。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据光源位置创建模板，所述模板描述光反射预期的传感器位置，在步骤d)中将检测到的光反射与所述模板进行比较。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，针对单个光源和/或单个光源不同的组重复执行步骤b)和c)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在单个光源的不同组中的至少两个组中包含一个单个光源。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，对于所述对，分别计算出多个法向量，所述法向量描述反射的表面区域的可能的布置形式。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，在在优化过程中使假设的液滴表面变化并将所述液滴表面与针对所述对计算出的所述法线向量相比较。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，为了计算液滴的位置，计算出分别包括一个光源位置和相机的一个视线的各平面的交点，所述视线对应于与所述光源位置相对应的传感器位置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，基于在步骤e)中计算出的尺寸，在另一个计算步骤中计算出液滴的接触角。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，由另一个相机检测光源的来自液滴的另外的光反射，针对每个另外的光反射确定在所述另一个相机的传感器上的传感器位置。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述相机和所述另一个相机具有相对于彼此相差10°或更大角度的观察方向。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述光源围绕液滴具有规则的布置形式。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从液滴出发观察，光源的布置形式覆盖在π/8sr至2πsr的范围内的空间角。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述光源包括第一光源和第二光源，第一光源比第二光源小和/或第一光源设置成与第二光源相比彼此隔开更小的距离。

15.用于分析在样品表面与液体之间的相互作用的设备，所述设备具有以下各项：

·用于在施加位置将液滴施加到样品表面上的装置，

·电子的评估装置，所述评估装置构造成，

(ii.)将各单个光源位置与各单个传感器位置对应起来，从而存在分别由一个传感器位置和一个相对应的光源位置组成的对，并且

(iii.)计算所施加的液滴相对于测量***的位置和所施加的液滴的尺寸信息，由所述对来计算所述位置和所述尺寸信息。