Die Betriebsprozesstechnik der vollautomatischen flüssigen Stickstofferzeugungsanlage mit Kryoelektroskop (Cryo-EM) wird hauptsächlich für die schnelle Abkühlung der Probe verwendet, so dass die Probe ihre ursprüngliche Struktur bei extrem niedrigen Temperaturen behält und Schäden wie Wassereiskristallisation während der Probenvorbereitung vermeidet. Im Folgenden finden Sie typische Betriebsprozesse und technische Schritte für das Gerät:
1. Vorbereitung der Ausrüstung
Überprüfen Sie den Zustand der Anlage: Stellen Sie sicher, dass das Gefrierelektroskop und die Flüssigstickstofferzeugungsanlage, einschließlich der Flüssigstickstoffspeicheranlage, der Gasversorgung und der Temperaturregelung, ordnungsgemäß funktionieren.
Überprüfen Sie die Menge an flüssigem Stickstoff: Stellen Sie sicher, dass der flüssige Stickstoff im Tank ausreichend ist und dass es keine Leckage gibt. In der Regel muss sichergestellt werden, dass flüssiger Stickstoff ausreichend ist, um die Kühlungswirkung während des gesamten Betriebsprozesses zu gewährleisten.
2. Probenvorbereitung
Probenfixierung: Die zu beobachtende Probe wird auf ein Gefrierelektroskop-Gitter platziert. Proben können Proteinkomplexe, Viren, Zellen oder andere Materialien sein, die gefroren werden müssen.
Probenbeschichtung: Eine dünne Probenfilm wird gleichmäßig auf das Gitter beschichtet, um sicherzustellen, dass sich die Probe gleichmäßig ausbreitet und zu verhindern, dass überdicke Proben zu Undurchsichtigkeit oder Signalverlust führen.
3. Start der flüssigen Stickstofferzeugungseinrichtung
Automatische Flüssigstickstoffvergasung: Flüssigstickstofferzeuger verwandeln flüssigen Stickstoff von Flüssigkeit in Gas über einen Vergaser für den Einsatz im Kühlsystem. Flüssiger Stickstoff als Gas liefert eine kontinuierliche Tieftemperatur über eine Rohrleitung oder eine Kühlhülle in die Probe.
Aktivierung des Kühlsystems: Starten Sie das Kühlsystem, um sicherzustellen, dass die Probe schnell die Tieftemperatur erreicht. Der Prozess setzt in der Regel eine Zieltemperatur (z. B. -196 ° C) und eine Abkühlzeit (z. B. zwischen Sekunden und Minuten) fest.
Überwachung der Kühlzeit: Flüssiger Stickstoff erzeugende Geräte sind in der Regel mit Temperatursensoren und einem automatischen Steuersystem ausgestattet, um die Kühlung der Probe in Echtzeit zu überwachen. Zu lange Kühlzeiten können die Probenqualität beeinträchtigen und zu kurze Kühlzeiten können dazu führen, dass die Probe nicht vollständig gekühlt wird.
4. Probenkühlung
Schnelle Abkühlung: Durch ein vollautomatisches System sorgt die Flüssigstickstofferzeugungsanlage dafür, dass die Probe nach Berührung mit flüssigem Stickstoff schnell abkühlt. Dieser Prozess gewährleistet, dass die Feuchtigkeit in der Probe schnell in formloses Eis umgewandelt wird und Kristallisation vermieden wird, wodurch die ursprüngliche Struktur der Probe erhalten bleibt.
Temperaturregelung und Schutz: Flüssiger Stickstoff erzeugende Geräte sind in der Regel mit einem Temperaturregelsystem ausgestattet, das den Gasfluss und die Temperatur automatisch einstellt, um die Gleichmäßigkeit beim Abkühlen der Probe zu gewährleisten.
5. Lagerung und Übertragung von Proben
Gefrierte Probenlagerung: Nachdem die Probe abgekühlt ist, kann sie schnell in einen flüssigen Stickstofftank zur Langzeitlagerung übertragen werden. Die gefrorene Probe kann in flüssigem Stickstoff stabil bleiben, um strukturelle Veränderungen oder Abbau zu vermeiden.
Übertragung der Probe an das Gefrierelektroskop: Die gefrierten Proben müssen bei extrem niedrigen Temperaturen an den Probenstand des Gefrierelektroskops übertragen werden. Automatische flüssige Stickstofferzeugungsgeräte sind in der Regel mit einem Schnelltransfersystem ausgestattet, um sicherzustellen, dass die Probe während des Transfers nicht auftaut.
6. Überwachung und Automatisierung
Automatisierte Überwachung: Moderne vollautomatische flüssige Stickstofferzeugungsgeräte mit Gefrierelektroskopen sind in der Regel mit Echtzeitüberwachungssystemen ausgestattet, die Daten für jeden Schritt des Betriebs (wie Temperatur, Zeit, Durchfluss usw.) aufzeichnen können und automatische Berichte erstellen können. Diese Daten helfen den Forschern, die Details des Probenvorbereitungsprozesses zu verstehen.
Alarmsystem: Das Gerät ist in der Regel mit einem Alarmsystem ausgestattet, wenn die Versorgung mit flüssigem Stickstoff unterbrochen ist, die Temperatur nicht erreicht wird, wird das System automatisch alarmieren, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.
7. Beenden der Operation
Beenden des Betriebs: Nach Abschluss des Kühlprozesses schaltet das Gerät automatisch die Versorgung mit flüssigem Stickstoff ab und speichert die Einstellungen für Temperatur und Gasdurchfluss, um den Komfort beim nächsten Gebrauch zu gewährleisten.
Probenaufnahme: Nachdem die Probe gekühlt und stabil ist, kann sie aus dem Kryoselektroskopbetriebssystem entnommen werden, um sie für weitere Beobachtungen oder Analysen vorzubereiten.
Schlüsseltechnologien
Automatisierte Steuerungstechnik: Genaue Kontrolle des Kühlprozesses, einschließlich Flüssigstickstoffverbrauch, Temperaturregelung und Zeitregelung.
Echtzeit-Temperaturüberwachung: Über Sensoren und Steuersysteme wird sichergestellt, dass die Probe während des gesamten Prozesses eine angemessene Tieftemperaturumgebung aufrechterhalten und eine Verschlechterung der Probe vermeiden kann.
Sicherheitsschutzsystem: Die automatische Flüssigstickstofferzeugung verfügt in der Regel über Druck-, Durchfluss- und Temperaturschutzfunktionen, um Gerätefahler und Betriebssicherheitsprobleme zu verhindern.
Dieser Betriebsprozess gewährleistet effektiv die Stabilität und Genauigkeit der Proben in einem Kryoselektroskop-Experiment und verringert gleichzeitig das Risiko manueller Bedienungsfehler.