试验用冻干显微镜的设计开题报告.doc

1毕业设计(论文)开题报告题目：试验用冻干显微镜的设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师2012年12月20日21.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）真空冷冻干燥在制冷或干燥行业内，常被称为冷冻真空干燥（简称冻干），首先是将含水物质低温冻结，然后使冻结物质中的水分在真空状态下直接升华而干燥。这样干燥后的物质，其物理、化学和生物性状基本不变，物质中的挥发成分和营养成分损失很小，避免了生物制品的受热变性，最大限度地保持了生物组织的活性。冻干后的物质呈多孔状，其体积与冻干前基本相同，加水后能很快地复原，密封包装后可以较长时间的保存。冷冻干燥已经在食品保存、生物制药等方面得到了广泛应用。由于冷冻干燥产品的独特长处，人们一直努力将冻干技术应用于哺乳动物细胞的长期保存，并在最近几年取得了重大进展。与冷冻过程相比，冻干过程的物理机理更为复杂。为了更好地优化冻干流程的参数，使用各种仪器进行研究十分有必要，其中冻干显微镜就是一种十分有效的工具。冻干技术大约出现在1811年，当时用于生物体的脱水。1813年美国人W.H.沃拉斯顿(Wollaston)发现水的饱和蒸气压与水的温度有关：在真空条件下，水容易汽化，水在汽化时将导致温度的降低。根据这一发现，沙克尔(Shackell)于1909年试验用冷冻干燥的方法保存菌种、病毒和血清，取得较好的效果，使真空冷冻干燥技术得到了实际的应用。现有用于研究的冻干显微镜的类型按供冷方式可分为两类：液氮供冷（最低温度-196）和半导体制冷（最低温度-60）。Steven等研制的半导体制冷冻干显微镜室温下冻干台可达最低温度-50。下图给出了冻干台的构造3作为采用液氮供冷的代表，Linkam公司的FDCS196型冻干显微镜是商业产品中技术较为成熟的，FDCS196主要组成部分包括：显微镜、冻干台、控温仪、液氮泵、真空泵、皮拉尼真空计。冻干显微镜的主要用途在于：（1）通过图像分析测量各种溶液及细胞悬浮液的塌陷温度；（2）观察复杂系统冻干过程中的结构变化。目前国内对冻干显微镜研究的报道基本没有。浙江大学制冷与低温研究所张绍志、周新丽、陈光明曾设计了一套冻干显微镜系统。此套冻干显微镜的冻干台是组合式的，主体包括五块铜块、两个热电模块、真空罩子以及保护气罩子。冷源是液氮，由放在液氮瓶内的加热器加热变为冷氮气，冷氮气冷却铜块，铜块再冷却放在其上面的热电模块。通过控制冷氮气的供应量可以控制样品温度的高低。冻干过程的观察主要集中于一次干燥阶段，持续时间长。通过计算机图像分析软件处理得到升华界面的大体位置，从而调节载物台位置以方面跟踪观察结果。该冻干显微系统的主要优点在于：1）可以控制冷却过程中的降温速度；2）能够跟踪升华界面作长时间的观察。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1研究的基本内容，拟解决的主要问题：（1）了解冷冻干燥技术的特点；（2）了解数冻干显微镜的运用；（3）明确数冻干显微镜的结构工艺及特点（包括选择合适的干燥室，捕水器，其余零部件的设计）；（4）完成试验用冻干显微镜的设计文件。2.2研究步骤、方法及措施：（1）对冻干显微镜理论原理进行分析；（2）具体设计显微镜的主体，如捕水器的选择、干燥室的选择、选择轴的材料和热处理等；4（3）处理特殊的工艺问题，如齿轮传动方向的确定、轴上零件的固定和定位、微调齿轮的设计等。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1本课题研究的重点及难点：（1）拟定设计方案，确定设计路线和设计内容，选择合适的干燥室、捕水器等；（2）选择合适的轴的材料及热处理，以及对一些特殊的工艺问题的考虑；（3）冻干显微镜工艺性分析及装配；（4）设计指定工序的零件；（5）研究被观测物在冻干过程中冰升华时遮挡物镜的解决方法。3.2前期已开展工作：（1）明确设计要求，查阅文献，收集相关资料，撰写开题报告（2)零件的结构和技术要求分析4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）1-2周：查找资料，熟悉课题3-5周：总体方案的设计6-9周：完