CN113284781A - 一种冷冻电镜用冷台 - Google Patents

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付柏山
俞大鹏
潘娟
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Abstract

本发明属于电镜技术领域，公开了一种冷冻电镜用冷台。该冷冻电镜用冷台包括制冷机系统、导冷机构、样品台以及冷冻电镜本体，制冷机系统被配置为提供冷源，导冷机构的一端与制冷机系统连接，导冷机构的另一端与样品台连接，导冷机构被配置为将制冷机系统的制冷温度传导至样品台，冷冻电镜本体设置于样品台上方，冷冻电镜本体被配置为观测样品台上的样品。该冷冻电镜用冷台，由于不使用液氦作为冷源，使用方便、工作时间长，而且可以连续进行观测与实验；实验前的准备工作简单、启动系统迅速、样品工作温度稳定，大大提高了工作和实验效率；勤务工作简化，节约大量的时间、人员劳动成本与使用成本降低，经济效益明显。

Description

一种冷冻电镜用冷台
技术领域
本发明涉及电镜技术领域，尤其涉及一种冷冻电镜用冷台。
背景技术
冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(Cryo-SEM)，可实现直接观察对电子束敏感的样品，如生物、高分子材料等。
目前，生物、医学等领域使用的冷冻电镜基本上是由液氦或液氮提供制冷源的，这在使用过程中会带来诸多不便和高昂的成本代价；而且使用时间也受到限制，由于液氦或液氮汽化时大量吸热从而制冷，观测一段时间就会出现因为液氦和液氮耗尽，不得不等待重新加注液体制冷液的情况，另外，还要重新再进行观察，其准备的时间与系统启动的时间很长，这不仅浪费时间、资源，也十分牵扯科研人员的精力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷冻电镜用冷台，无需使用液氦或液氮作为冷源，使用方便、工作时间长，可以连续进行观测与实验。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种冷冻电镜用冷台，包括制冷机系统、导冷机构、样品台以及冷冻电镜本体，所述制冷机系统被配置为提供冷源，所述导冷机构的一端与所述制冷机系统连接，所述导冷机构的另一端与所述样品台连接，所述导冷机构被配置为将所述制冷机系统的制冷温度传导至所述样品台，所述冷冻电镜本体设置于所述样品台上方，所述冷冻电镜本体被配置为观测所述样品台上的样品。
作为优选，所述制冷机系统包括冷头，所述导冷机构与所述冷头连接。
作为优选，所述冷头为二级冷头。
作为优选，所述导冷机构包括导冷杆以及柔性传导绳，所述导冷杆的一端与所述制冷机系统连接，所述导冷杆的另一端与所述柔性传导绳的一端连接，所述柔性传导绳的另一端与所述样品台连接。
作为优选，所述导冷机构包括真空管，所述真空管套设在所述导冷杆外，所述真空管内形成真空腔。
作为优选，所述真空管与所述导冷杆之间套设有防热辐射屏。
作为优选，所述导冷机构还包括波纹管，所述波纹管与所述真空管连接。
作为优选，所述冷冻电镜用冷台还包括冷台底座，所述冷台底座内设置有冷台传导基座，所述冷台传导基座与所述导冷机构连接，所述样品台设置在所述冷台传导基座上。
作为优选，所述样品台与所述冷台传导基座卡接，所述样品台设置有操作杆，所述操作杆被配置带动所述样品台进出所述冷台底座。
作为优选，所述样品台设置有温度传感器。
本发明的有益效果：
本发明提供的冷冻电镜用冷台，通过设置制冷机系统，制冷机系统能够提供4K温区(液氦的温区)的制冷温度，制冷温度通过导冷机构传导至样品台，样品台上的待观测样品被冷冻，通过冷冻电镜本体观测样品台上的样品。本发明提供的冷冻电镜用冷台，由于不使用液氦作为冷源，使用方便、工作时间长，而且可以连续进行观测与实验；实验前的准备工作简单、启动系统迅速、样品工作温度稳定，大大提高了工作和实验效率；勤务工作简化，节约大量的时间、人员劳动成本与使用成本降低，经济效益明显。
附图说明
图1是本发明提供的冷冻电镜用冷台的结构示意图；
图2是本发明提供的冷冻电镜用冷台的主视图。
图中：
100、制冷机系统；101、冷头；200、导冷机构；201、导冷杆；202、柔性传导绳；203、真空管；204、防热辐射屏；205、波纹管；300、样品台；301、操作杆；400、冷冻电镜本体；500、冷台底座；501、冷台传导基座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种冷冻电镜用冷台，包括制冷机系统100、导冷机构200、样品台300以及冷冻电镜本体400，其中，制冷机系统100被配置为提供冷源，制冷机系统100的制冷温度可调，且能够调节至4K温区(液氦的温区)的制冷温度，导冷机构200的一端与制冷机系统100连接，导冷机构200的另一端与样品台300连接，导冷机构200被配置为将制冷机系统100的制冷温度传导至样品台300，以对样品台300上的样品进行冷冻，冷冻电镜本体400设置在样品台300上方，冷冻电镜本体400被配置为观测样品台300上被冷冻的样品。
本实施例提供的冷冻电镜用冷台，通过设置制冷机系统100，制冷机系统100能够提供4K温区(液氦的温区)的制冷温度，制冷温度通过导冷机构200传导至样品台300，样品台300上的待观测样品被冷冻，通过冷冻电镜本体400观测样品台300上的样品。与现有冷台相比，本实施例提供的冷冻电镜用冷台，由于不使用液氦作为冷源，使用方便、工作时间长，而且可以连续进行观测与实验；实验前的准备工作简单、启动系统迅速、样品工作温度稳定，大大提高了工作和实验效率；勤务工作简化，节约大量的时间、人员劳动成本与使用成本降低，经济效益明显。
可选地，制冷机系统100包括冷头101，导冷机构200与冷头101连接。作为优选的技术方案，本实施例中的制冷机系统100的冷头101是以二级冷头作为冷源，更好地满足提供4K温区的制冷温度需求。本实施例中的制冷机系统100可以但不限于是GM制冷机、JT制冷机或者脉冲管制冷机，只要是能够提供4K温区的制冷机均可。
本实施例中的导冷机构200包括导冷杆201以及柔性传导绳202，导冷杆201的一端与制冷机系统100连接，导冷杆201的另一端与柔性传导绳202的一端连接，柔性传导绳202的另一端与样品台300连接，制冷机系统100的冷头101将制冷温度传导至导冷杆201，后导冷杆201通过柔性传导绳202将制冷温度传导至样品台300，以实现对样品台300上的待观测样品进行冷冻。通过柔性传导绳202能够避免制冷机系统100干扰或者影响冷冻电镜本体400，保证了冷冻电镜本体400对样品的顺利观测。作为优选的技术方案，柔性传导绳202为柔性铜制传导绳，柔性铜制传导绳质地坚韧、有延展性，而且热导率高，成本低，既保证了将制冷机系统100的制冷温度传导至样品台300，又能够避免制冷机系统100干扰冷冻电镜本体400。
可选地，导冷机构200包括真空管203，真空管203套设在导冷杆201外，真空管203内形成真空腔，真空腔用于提供内部高真空的绝热环境，减少导冷杆201在传导制冷温度的过程中温度散失，保证传导至样品台300的温度满足实验测试要求。
进一步地，真空管203与导冷杆201之间套设有防热辐射屏204，通过设置防热辐射屏204，一方面能够避免导冷杆201传导的制冷温度被外界温度影响，保证导冷杆201的低温状态，另一方面能够保证防热辐射屏204内的温度保持恒定的状态，避免温度波动影响对样品台300上样品的冰冻效果，保证了科研人员能够顺利、连续地对样品进行观测。
进一步地，导冷机构200还包括波纹管205，波纹管205与真空管203连接，通过设置波纹管205，能够避免制冷机系统100干扰或者影响冷冻电镜本体400，保证了冷冻电镜本体400对样品的顺利观测。
本实施例提供的冷冻电镜用冷台还包括冷台底座500，冷台底座500内设置有冷台传导基座501，冷台传导基座501与导冷机构200的柔性传导绳202连接，样品台300设置在冷台传导基座501上，冷台底座500与波纹管205连接，制冷机系统100的冷头101提供的制冷温度依次通过导冷杆201、柔性传导绳202传导至冷台传导基座501，最后冷台传导基座501将制冷温度传导至与冷台传导基座501接触的样品台300。
可选地，样品台300与冷台传导基座501卡接，样品台300设置有操作杆301，操作杆301被配置为带动样品台300进出冷台底座500，通过设置操作杆301，操作人员调节操作杆301，操作杆301带动冷台传导基座501上的样品台300进出冷台底座500，实现对样品台300上的样品进行更换，以满足冷冻电镜本体400对不同的样品进行观测，使用简便，而且保证了观测效率。
进一步地，样品台300设置有温度传感器，通过设置温度传感器，能够便于科研人员对样品台300的温度进行实时观察，根据样品台300的温度来调节制冷机系统100的制冷时间以及制冷温度，进而保证样品台300的温度稳定在待观测样品的冷冻温度。
本实施例提供的冷冻电镜用冷台的工作原理如下：
对冷冻电镜本体400抽真空，待冷冻电镜本体400的真空腔抽到冷冻电镜本体400所需的真空度以后，启动制冷机系统100使其开始工作，制冷机系统100的冷头101是以二级冷头做为冷源，提供4K温区的制冷温度；冷头101的4K制冷温度依次通过导冷杆201以及柔性传导绳202，传导到与样品台300相接触的冷台传导基座501上，此时样品台300得到4K的制冷温度，待观测样品被冷冻，通过冷冻电镜本体400对待观测样品进行观测与实验。由于制冷机系统100通过波纹管205与冷台底座500连接，导冷杆201通过柔性传导绳202与制冷传导基座连接，因此，制冷机系统100对于冷冻电镜本体400的干扰和影响很小，几乎可以忽略不计，保证了科研人员的观测效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷冻电镜用冷台，其特征在于，包括制冷机系统(100)、导冷机构(200)、样品台(300)以及冷冻电镜本体(400)，所述制冷机系统(100)被配置为提供冷源，所述导冷机构(200)的一端与所述制冷机系统(100)连接，所述导冷机构(200)的另一端与所述样品台(300)连接，所述导冷机构(200)被配置为将所述制冷机系统(100)的制冷温度传导至所述样品台(300)，所述冷冻电镜本体(400)设置于所述样品台(300)上方，所述冷冻电镜本体(400)被配置为观测所述样品台(300)上的样品。
2.根据权利要求1所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述制冷机系统(100)包括冷头(101)，所述导冷机构(200)与所述冷头(101)连接。
3.根据权利要求2所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述冷头(101)为二级冷头。
4.根据权利要求1所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述导冷机构(200)包括导冷杆(201)以及柔性传导绳(202)，所述导冷杆(201)的一端与所述制冷机系统(100)连接，所述导冷杆(201)的另一端与所述柔性传导绳(202)的一端连接，所述柔性传导绳(202)的另一端与所述样品台(300)连接。
5.根据权利要求4所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述导冷机构(200)包括真空管(203)，所述真空管(203)套设在所述导冷杆(201)外，所述真空管(203)内形成真空腔。
6.根据权利要求5所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述真空管(203)与所述导冷杆(201)之间套设有防热辐射屏(204)。
7.根据权利要求5所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述导冷机构(200)还包括波纹管(205)，所述波纹管(205)与所述真空管(203)连接。
8.根据权利要求1所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述冷冻电镜用冷台还包括冷台底座(500)，所述冷台底座(500)内设置有冷台传导基座(501)，所述冷台传导基座(501)与所述导冷机构(200)连接，所述样品台(300)设置在所述冷台传导基座(501)上。
9.根据权利要求8所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述样品台(300)与所述冷台传导基座(501)卡接，所述样品台(300)设置有操作杆(301)，所述操作杆(301)被配置带动所述样品台(300)进出所述冷台底座(500)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的冷冻电镜用冷台，其特征在于，所述样品台(300)设置有温度传感器。
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