程序降温主要通过以下几种方法实现:
自动化程序降温控制方法
准备阶段:样本装载装置根据安装样本参照管内的温度探头实时监测样本管内部温度,使其达到准备温度(即通过温度反馈,控制样本升降装置将样本降到对应温度的高度),即程序降温区最上方。
平衡阶段:降温平台根据样本装载装置上安装的环境温度探头检测的环境温度下降到程序降温的初始温度;并等待样本参照管内温度达到相同的温度。
降温植冰阶段:开始降温后升降台根据预设降温曲线的速率进行降温,当达到植冰温度时开始植冰控制;当样本温度达到植冰温度时,开始进行植冰程序,降温平台携带样本迅速下降至深低温环境中,并以一定的频率开始震动;在停留一段时间后按照一定的速率回升,完成植冰,之后继续沿预设降温曲线进行降温;完成植冰程序后,按实际温度继续降温,当到达第一设定温度时,降温速率变快,继续降温直至温度达到第二设定温度时,降温完成。
程序降温装置
包括壳体、操作空间、降温舱、传送装置等。目标样品从入口进入操作空间内后,升至降温舱降温后,再从出口取出。
PID算法
通过PID(比例-积分-微分)算法实现精准的温度控制。PID算法将误差信号分为比例、积分和微分三个部分,并根据这些部分的加权和来控制输出,用于调节加热和冷却功率,以实现所需的温度变化。
温度传感器和制冷装置
程序降温仪通过内置的温度控制器和温度传感器来实时监测和控制样品的温度。制冷装置通常配备有压缩机、蒸发器、冷凝器等组件,用于吸收并转移样品的热量,从而实现降温。
程序设定
用户可以根据实验需求设定降温程序,包括设定降温的速率、目标温度、保温时间等参数。降温程序可以通过设备界面输入,也可以通过连接计算机进行远程编程。
数据记录与处理
程序降温仪配备有数据处理器,用于记录降温过程中的温度和时间数据。这些数据可以用于后续的分析和处理,以了解样品的热力学性质和热动力学参数。
这些方法和技术可以用于实现不同应用场景下的程序降温,包括生物样品超低温冻存前的合理程序控温冷冻,以及电子设备如手机的降温。