Kryostat-maschine

Arten von Kryostaten

Kryostatmaschinen sind Geräte, die mit Hilfe von Kältemitteln über einen längeren Zeitraum tiefe Temperaturen aufrechterhalten können. Ihre primäre Funktion besteht darin, Proben während des Schneideprozesses in horizontaler und vertikaler Richtung auf einer konstanten Temperatur zu halten.

Im Allgemeinen können Kryostatmaschinen nach ihrem Arbeitsprinzip in drei Typen unterteilt werden:

• Flüssigstickstoff-Kryostaten:

  Flüssigstickstoff-Kryostatmaschinen sind Kältemaschinen. Sie wenden in der Regel das Verfahren der Vakuumflasche an, um Tieftemperaturumgebungen zu schaffen. Der Kryostat ist idealerweise für Tieftemperaturkühlung und Anwendungen bei Raumtemperatur ausgelegt. Die Maschine erzeugt die Kälte, indem sie Probenmaterialien in flüssigen Stickstoff taucht oder Stickstoffgas um die Probe herum leitet. Flüssigstickstoff-Kryostatmaschinen werden häufig in der biologischen Forschung, Materialwissenschaft und im medizinischen Bereich eingesetzt. Sie bieten Temperaturregelung. Darüber hinaus eignen sie sich für die Lagerung und Konservierung von Proben, das Einfrieren von Proben usw. Diese Kryostaten zeichnen sich durch schnelle Abkühlraten und gute Temperaturstabilität aus.

• Helium-Kryostaten:

  Helium-Kryostatmaschinen arbeiten mit den Eigenschaften verschiedener Temperaturen von Heliumgas und seinem Verhalten, wenn es auf tiefe Temperaturen abgekühlt wird. Diese Kryostaten sind ideal für Anwendungen bei extrem tiefen Temperaturen. Die Temperatur des Kryostaten kann bis auf 1,5 Kelvin sinken. Dies ermöglicht die Konservierung von Proben sowie die Aufrechterhaltung der Supraleitung in bestimmten Materialien. Darüber hinaus eignet sich die Helium-Kryostatmaschine für supraleitende Magnete, supraleitende Sensoren und elektronische Geräte. Sie kann auch in vielen anderen Bereichen wie Festkörperphysik, Teilchenphysik, Astrophysik usw. eingesetzt werden. Helium-Kryostatmaschinen sind vorteilhaft für die Materialcharakterisierung, Tieftemperatur-Physik-Experimente usw.

  Helium-Kryostaten zeichnen sich durch sehr tiefe Temperaturen und präzise Temperaturregelung aus. Abhängig vom verfügbaren Platz und dem Budget können Käufer ihren idealen Kryostat aus der Auswahl an Flüssigstickstoff- und Helium-Kryostaten auswählen.

• Kryostaten mit mechanischem Kryokühler:

  Kryostatmaschinen mit mechanischem Kryokühler arbeiten, indem sie Wärme aus einem Zielbereich durch die Expansion und Kompression eines Gases in einem geschlossenen Kreislauf abführen. Sie werden elektrisch betrieben und mechanisch angetrieben. Kryokühler-Kryostaten werden zur punktuellen Kühlung, Kühlung von Detektoren und supraleitenden Schaltkreisen verwendet. Sie eignen sich auch für die Kühlung auf kryogene Temperaturen. Darüber hinaus kann die Maschine in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Supraleitungstechnik eingesetzt werden. Kryokühler-Maschinen zeichnen sich außerdem durch ihre kompakte Größe und geringe Wartungsanforderungen aus.

Spezifikationen und Wartung

Spezifikationen

• Temperaturbereich: Kryostaten werden mit unterschiedlichen Temperaturbereichen geliefert, abhängig von ihrer spezifischen Funktion. So arbeitet ein Kryostat für Hartgewebe typischerweise in einem Temperaturbereich von -25 °C bis -35 °C, während ein Kryostat für Weichteilgewebe möglicherweise bei einer noch höheren Temperatur (bis zu -20 °C) arbeitet.
• Schnittdicke: Die Fähigkeit eines Kryostaten, unterschiedliche Schnittstärken zu erzeugen, ist ein wichtiges Merkmal. Typischerweise liegt die Standardschnittdicke für einen Kryostat zwischen 1 μm und 100 μm, kann aber bei Bedarf angepasst werden.
• Mikrotom: Eine Kryostatmaschine verfügt über ein Mikrotom, das gefrorene Proben schneidet. Kryostatmikrotome können je nach Modell oder Hersteller unterschiedlich sein.
• Stromquelle/Lichtquelle: Kryostaten benötigen Strom zum Betrieb, und in einigen Fällen werden Batterien oder andere Lichtquellen zur Beleuchtung verwendet. Je nach Modell können Kryostaten unterschiedliche Leistungsanforderungen und Batterieverwendungen haben.
• Beleuchtung: Kryostaten werden mit verschiedenen Beleuchtungsmöglichkeiten geliefert, um die Sichtbarkeit innerhalb der Kammer zu verbessern. Dies können LED-Leuchten oder Lichtleiter sein.

Wartung

• Regelmäßige Reinigung: Nach der Benutzung ist eine regelmäßige Reinigung des Innen- und Außenteils des Kryostaten erforderlich. Nach Beendigung einer Aufgabe sollten biologische Restmaterialien so schnell wie möglich entfernt werden, um jeglichen potenziellen Schaden für die Person zu vermeiden, die die Forschung durchführt.
• Entsorgung von spitzen Gegenständen: Klingen und andere spitze Gegenstände sollten sofort in speziell dafür vorgesehenen Behältern entsorgt werden, um Verletzungen während des Betriebs oder der Wartung des Kryostaten zu vermeiden.
• Dekontamination: Dekontaminieren Sie den Kryostat sofort nach der Entsorgung von spitzen Gegenständen und jeglichem biologischen Restmaterial. Dies ist besonders wichtig für infektiöse Erreger, die möglicherweise während der Schneideprozeduren in der Probe vorhanden waren, die auch nach dem Einfrieren infektiös bleiben können.
• Vorbeugende Wartung: Planen Sie regelmäßige vorbeugende Wartung mit einem qualifizierten Techniker, um die einwandfreie Funktion aller Komponenten und Systeme innerhalb des Geräts zu gewährleisten.

Szenarien für Kryostatmaschinen

• Materialwissenschaft: Im Bereich der Metallurgie setzen Materialwissenschaftler Kryostaten ein, um Tieftemperaturexperimente durchzuführen. Solche Experimente könnten die elektrischen, magnetischen und mechanischen Eigenschaften von Materialien messen. Dies umfasst auch ihre mikrostrukturelle Analyse. Die so gewonnenen Informationen ermöglichen es den Wissenschaftlern, Materialien für bestimmte Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Automobilindustrie besser zu verstehen und zu optimieren.
• Biologische Wissenschaften: Kryostatmaschinen spielen auch eine wichtige Rolle in der Biologie und Pathologie. So können Chirurgen bei der Durchführung einer Biopsie einen Kryostat verwenden, um Gewebe schnell zu konservieren. Dies ermöglicht eine sofortige Gefrierschnittpräparation und eine intraoperative Diagnose. Darüber hinaus werden Kryostaten im Bereich der Histologie verwendet, um Gefrierschnitte von Geweben für die Untersuchung unter dem Mikroskop zu erzeugen. Dies geschieht durch Pathologen zur Beurteilung von Tumorrändern und zur schnellen Diagnose.
• Medizinischer Bereich: Kryostatmaschinen haben eine breite Palette von Anwendungen im medizinischen Bereich. Eine der häufigsten Anwendungen eines Kryostaten in der Medizin ist in der Histopathologie und in diagnostischen Pathologielaboren. In diesen Laboren verwenden Pathologen Kryostatmikrotome, um Gefrierschnitte von Biopsien durchzuführen. Die Biopsien können aus Organen, Tumoren oder Geweben stammen. Das Verfahren ermöglicht die Echtzeituntersuchung der betroffenen Bereiche durch einen Pathologen während der Operation. Die so gewonnenen Informationen helfen den Chirurgen, Entscheidungen im Operationssaal zu treffen.
• Bildungseinrichtungen: Kryostaten werden häufig in Universitätslaboren und Forschungszentren beobachtet. Hier werden sie von Studenten und Wissenschaftlern im Rahmen ihres Lehrplans in Biologie, Medizin und verwandten Bereichen eingesetzt. Mikrotome mit Kryostattechnologie sind wichtige Lehr- und Trainingsinstrumente. Sie helfen den Studenten, mehr über Gewebekonservierungs- und Schneidetechniken zu lernen.
• Astronomie: Die Anwendung von Kryostatmaschinen in der Astronomie ist weitreichend. Astronomen und Astrophysiker verwenden sie, um Detektoren und Sensoren in Teleskopen abzukühlen. Dies gilt insbesondere bei der Beobachtung schwacher Objekte wie Exoplaneten, entfernter Galaxien und stellarer Objekte. Die Geräte sind auch nützlich beim Bau hochsensibler Spektrometer und Photometer zur Wellenlängenanalyse kosmischer Quellen.
• Halbleitertechnologie: In der Halbleiterindustrie sind Kryostaten ein Schlüsselfaktor für den Erfolg der Chipherstellungsprozesse. Dies umfasst die Entwicklung, Fertigung und Qualitätskontrollprozesse. Kryostaten werden verwendet, um Niedertemperaturelektromessungen von Halbleitermaterialien durchzuführen. Solche Messungen helfen den Wissenschaftlern, Daten über die Eigenschaften des Materials zu sammeln und festzustellen, ob es für die Verwendung in Chips geeignet ist.
• Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Der Kryostat kühlt und gefriert die Probe mithilfe von Flüssigstickstoff-/Heliumbehältern oder einer anderen kryogenen Flüssigkeit schnell ab. Dadurch wird die Lebensmittelprobe verfestigt, wodurch sie sich leichter schneiden lässt und präzise Schnitte gewonnen werden können. Dies kann besonders wertvoll sein, wenn es darum geht, Probleme wie lebensmittelbedingte Krankheitserreger, Verunreinigungen und Verderbnisorganismen zu untersuchen.

Wie man eine Kryostatmaschine auswählt

Bei der Auswahl eines Kryostaten müssen Käufer ihre spezifischen Anwendungsanforderungen sowie die Merkmale und Spezifikationen des Kryostaten berücksichtigen. Sie müssen sich möglicherweise auch mit Lieferanten und Herstellern von Kryostatmaschinen in Verbindung setzen und nach Produktinformationen fragen, einschließlich seiner Verwendung, Pflege und Bedeutung.

Hier sind einige Faktoren, die beim Kauf eines Kryostaten zu berücksichtigen sind:

• Anwendungsbedürfnisse: Bestimmen Sie die spezifischen Anwendungsanforderungen, z. B. die Notwendigkeit der Präparation von Proben, die Art der Proben und den gewünschten Temperaturbereich. Ein Käufer sollte einen Kryostat auswählen, der seinen spezifischen Bedürfnissen entspricht.
• Temperaturregelung: Kryostaten mit präziser Temperaturregelung sind vorzuziehen. Eine gut gewartete Kryostatmaschine sorgt für konsistente und zuverlässige Ergebnisse.
• Kabinengröße und -design: Die Kabinengröße und das Design des Kryostaten müssen für die Abmessungen der Probe und die Anforderungen des Arbeitsablaufs geeignet sein. Eine geräumige und ergonomische Kabine kann die Probenvorbereitung und -handhabung erleichtern.
• Schneidemechanismus: Prüfen Sie den Schneidemechanismus des Kryostaten, einschließlich Klingentyp, Mikrotomdesign und Schneidstabilität. Ein hochwertiges Schneidesystem sorgt für einen gleichmäßigen und präzisen Schnitt.
• Biopsien: Für Benutzer, die Kryostatbiopsien benötigen, ist es wichtig, einen Kryostat zu wählen, der speziell für diesen Zweck entwickelt wurde. Diese Kryostaten verfügen in der Regel über Merkmale, die Biopsieverfahren ermöglichen, wie z. B. schnelle Gefriermöglichkeiten und kompakte Kabinendesigns.
• Wartung und Support: Berücksichtigen Sie die Wartungsanforderungen des Kryostaten sowie die Verfügbarkeit von technischem Support und Serviceleistungen. Es ist wichtig, eine Kryostatmaschine zu wählen, die leicht zu warten ist und vom Hersteller gut unterstützt wird.
• Budget: Bewerten Sie das Budget. Obwohl es wichtig ist, die Kosten des Kryostaten zu berücksichtigen, sollten Käufer die Qualität und Leistung des Kryostaten priorisieren, um eine lohnende Investition in ihre Anwendung zu gewährleisten.

Fragen und Antworten

F: Welche Branchen verwenden Kryostatmaschinen?

A: In der Regel werden Kryostatmaschinen häufig in der biomedizinischen, Gesundheitswesen und Materialwissenschaft eingesetzt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Kryostatmaschinen ein notwendiges Ausrüstungsstück in der Feldpathologie sind. In der Pathologie werden Kryostatmaschinen verwendet, um eine schnelle Diagnose zu ermöglichen und bei der Bestimmung geeigneter Therapien für Patienten zu helfen. Darüber hinaus setzen die Bereiche Materialwissenschaften und Ingenieurwesen auf Kryostatmaschinen für den technologischen Fortschritt. Dazu gehört die Beurteilung der Zusammensetzung von Legierungen, Verbundwerkstoffen und Halbleitermaterialien.

F: Was sind einige Funktionen einer Kryostatmaschine?

A: Kryostatmaschinen verfügen über mehrere unterschiedliche Funktionen, die ein einfaches Einbetten und Schneiden von Gewebe ermöglichen. Eine bemerkenswerte Funktion ist der Gefriermechanismus. Je nach Typ der Kryostatmaschine werden unterschiedliche Gefriermechanismen verwendet, z. B. flüssiger Stickstoff, Sprühgefrieren oder mechanische Kühlung. Dies hängt hauptsächlich von der Art der Probe ab. Eine weitere Funktion ist das Mikrotom. Kryostatmaschinen sind in der Regel mit einem Mikrotom ausgestattet, das die gefrorene Probe in dünne Scheiben schneidet, die dann leicht unter dem Mikroskop untersucht werden können. Einige Kryostatmaschinen verfügen auch über eine Temperatureinheit. Diese Funktion regelt die Temperatur im Kryostat-Kammer, wodurch die genaue Steuerung des Gefrierens und die Erhaltung der Integrität der Probe gewährleistet wird.

F: Welche Arten von Kryostatmaschinen gibt es?

A: Im Allgemeinen gibt es zwei Haupttypen von Kryostatmaschinen. Die erste ist die aufrechte Kryostatmaschine, die am häufigsten verwendet wird. Die aufrechte Kryostatmaschine ermöglicht es dem Bediener, die Probe vertikal zu positionieren. Dies erleichtert das Schneiden von Abschnitten mit einer eingebetteten Probe. Die aufrechte Kryostatmaschine ist gut geeignet für Proben, die eine genaue Analyse erfordern und in der Regel eine größere Größe haben. Der zweite Typ ist die horizontale Kryostatmaschine. Die horizontale Kryostatmaschine bietet dem Bediener eine viel einfachere und zugänglichere Möglichkeit, Abschnitte von kleinen, halbg gefrorenen Proben zu schneiden. Hersteller verwenden die horizontale Kryostatmaschine in der Regel für industrielle Zwecke wie Qualitätskontrolle und Materialanalyse.