[实用新型]一种利用高压氮气为制冷剂的低温显微镜冷源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用高压氮气为制冷剂的低温显微镜冷源系统，属于低温生物医学技术领域。

背景技术

低温显微镜可以控制生物体的温度在一定的范围内任意的变化，直接观察和摄录生物体在冷冻、复温过程中的形态变化，以及溶液相变的仔细过程，再结合图像处理技术，可以对冷冻和复温过程进行定性和定量的研究，这对于确定最佳的降温、复温程序以及生物体在冷冻、复温过程中的损伤机理等有很大的帮助，因而它被看作是低温生物学最重要、最基本的设备之一。

低温显微镜是由光学显微镜、冷热源系统、低温样品台、摄像和录像系统、温度的测量与采集系统、温度控制系统组成，低温显微镜的控制过程基本为：液氮或者经过液氮的低温氮气作为冷源，加压进入载物台，来冷却生物样品。在温度控制方面，有两种方式：一种是电加热平衡多余的冷量或者热气作为热源平衡掉多余的冷量，两种加热方式都须由PID(比例积分微分)调节器控制，从载物台出来的氮气用作显微镜的氮气幕，这样可以防止结露，便于观察。

现有的低温显微镜冷源系统存在以下不足：1：以液氮作为冷源，存在一定的安全隐患，提高了使用成本。液氮的温度为-196℃，在使用上要注意很多问题，如：在使用过程中使用者应防止被液氮冻伤、储存液氮的罐子不能封闭，液氮罐要固定好，防止震动和倒翻。2：在温度调节方面，精确控温的方式有两种，一种采用在石英表面镀膜的电加热平衡方式，平衡掉多余的冷量，这种方式存在镀膜易脱落的问题。另外一种方式是通过电磁阀调节热气量的多少，平衡掉多余的冷量，此方法能够克服第一种方式的缺点，但是电磁阀的频繁动作影响其寿命。

实用新型内容

为克服现有的低温显微镜以液氮作为冷源所存在的安全隐患和使用的不方便，以及在温度调节方面存在的镀膜易脱落、电磁阀寿命短的弊端，本实用新型设计了一种利用高压氮气为制冷剂的低温显微镜冷源系统。本实用新型不仅结构简单、安全可靠，而且系统安全稳定、温度控制精确、氮气消耗量低。

一种利用高压氮气为制冷剂的低温显微镜冷源系统，其特征在于：氮气瓶经铜管依次与稳压减压阀、高效换热器、高效回热器、第二节流阀、调温室、低温载物台串联连接，倒置式低温显微镜位于低温载物台的下方；所述的高效换热器上并连连接一半导体制冷片，在第二节流阀上并联连接第二电磁阀；调温室内连电加热器外接PID调节器；低温载物台内设置微型热电偶监测生物样品的温度。

所述的高效回热器设置为两个管道，其中一个管道气体进口端经铜管依次与第一电磁阀、第一节流阀串联连接，管路末端与高效回热器的第二个管道气体进口端连接；第一电磁阀、第一节流阀、与第二电磁阀的组合结构是为需要极快降温或极慢降温的特殊生物样品而设计，当要求快速降温时，第一电磁阀、第一节流阀打开，第二电磁阀关闭，当需要慢速降温时，第二电磁阀打开，第一电磁阀、第一节流阀关闭.

所述的低温载物台设计为真空绝热，以减小系统的热负荷，同时也可以防止载物台上观察窗的玻璃结露，保证实验顺利进行。

稳压减压阀的出口压力要保证在7Mp，以保证系统的冷量和温度要求，当系统的压力过低的时候，系统会自动提示试验者。

本实用新型半导体制冷片为两级半导体制冷片，冷热端最大温差可以达到68℃。

高效回热器的结构为套管式回热器，内管为进气，外管与内管之间为回气，此回热器不仅效率高，而其节约空间。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型使用高压氮气制冷剂取代液氮作为冷源，其制冷方式是先采用半导体制冷片预冷氮气，然后再对氮气进行节流的方式，此方式避免使用液氮，结构简单、安全。

2.温度调节采用PID调节器控制电加热平衡多余冷量的方式，让氮气先在调温室调节至所需温度，然后再进入载物台。此温度控制方式可以克服镀膜易脱落、电磁阀寿命短的弊端。

3.本实用新型低温显微镜冷源系统还具有系统稳定性高、温度控制精确、氮气消耗量低等优点。

附图说明

图1为本实用新型低温显微镜冷源系统结构示意图。

1.氮气瓶，2.半导体制冷片，3.高效换热器，4.第一电磁阀，5.第一节流阀，6.PID调节器，7.倒置式低温显微镜，8.微型热电偶，9.低温载物台，10.电加热器，11.调温室，12.第二节流阀，13.第二电磁阀，14.高效回热器，15.减压稳压阀。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。