Qu’est-ce qu’un cryostat ?
Un cryostat est généralement un système complet, comprenant des équipements et des cuves de refroidissement spéciales, permettant d’atteindre et de maintenir des températures cryogéniques.
Les systèmes scellés utilisent de l’hélium liquide, des systèmes électriques tels que des éléments Peltier et des refroidisseurs mécaniques pour créer et maintenir des températures cryogéniques en les maintenant dans un récipient sous vide, tandis que les systèmes ouverts pulvérisent du réfrigérant directement sur l’objet au moyen d’une fine buse.
Les cryostats sont utilisés dans les microscopes cryo-électroniques, les sections de capteurs des instruments astronomiques, les instruments de mesure des semi-conducteurs et les appareils utilisant des dispositifs supraconducteurs.
Utilisations des cryostats
Les cryostats sont utilisés dans les équipements suivants pour maintenir les échantillons et l’ensemble de l’appareil à basse température, utiliser des bobines supraconductrices, supprimer les vibrations thermiques de l’équipement et les dommages thermodynamiques à l’échantillon.
- Microscopes cryo-électroniques
- Équipement IRM médical
- Équipement de mesure des semi-conducteurs
- Équipement de mesure optique cryogénique
- Sections de capteurs pour instruments astronomiques
- Réacteurs de fusion nucléaire
- Équipement de cristallographie des protéines
En tant que futurs systèmes énergétiques, des générateurs supraconducteurs et des systèmes de stockage d’énergie supraconducteurs incorporant des cryostats devraient également être développés.
Principe du cryostat
L’azote liquide, l’hélium liquide, les éléments Peltier et les refroidisseurs par réfrigération sont utilisés pour atteindre de basses températures. La température souhaitée peut être réglée avec précision en sélectionnant le réfrigérant et le système de refroidissement appropriés. Aujourd’hui, les températures les plus basses peuvent atteindre plusieurs kelvins.
Il existe deux types principaux de configuration de système : les systèmes scellés en combinaison avec une cuve à vide et les systèmes ouverts dans lesquels le réfrigérant est pulvérisé directement sur le système.
Dans les systèmes scellés, l’objet à refroidir est enfermé dans une enceinte sous vide spécialement conçue à cet effet, qui coupe tout contact thermique avec l’extérieur et maintient ainsi la basse température. Dans ce système, le maintien de la basse température est relativement facile, Toutefois, il présente l’inconvénient suivant : la structure globale de l’équipement est complexe et les opérations telles que le changement d’objet sont compliquées.
D’autre part, le système de type ouvert, dans lequel l’azote liquide ou un autre réfrigérant est pulvérisé directement sur l’objet à travers une fine buse, a une structure relativement simple. Il est facile à utiliser car l’objet peut être refroidi tout en étant observé directement. Toutefois, il y a une limite à la température minimale pouvant être atteinte et il est difficile d’atteindre des températures extrêmement basses de plusieurs degrés Kelvin.
Préparation des échantillons pathologiques à l’aide d’un cryostat
Cette section décrit comment préparer des échantillons pathologiques à l’aide d’un cryostat, en particulier des sections fraîchement congelées.
Le diagnostic rapide peropératoire est souvent utilisé pour déterminer la nature de la lésion en un temps limité pendant l’opération, par exemple pour savoir si la tumeur est bénigne ou maligne et si des métastases ou d’autres lésions ont été laissées en place. La préparation de coupes congelées fraîches est essentielle pour ce diagnostic peropératoire rapide.
Le tissu destiné au diagnostic rapide est fourni à l’état brut. La lésion est prélevée sur le tissu brut, incorporée dans un composé OCT, puis congelée. La méthode de congélation doit être aussi rapide que possible pour congeler le tissu. L’azote liquide est considéré comme supérieur aux méthodes utilisant la glace sèche et les solvants organiques en raison du coût, de l’entretien et des mesures de sécurité.
Les sections fraîchement congelées sont ensuite découpées en fines sections. La température dans la chambre du cryostat est de -20 à -25 degrés Celsius, ce qui convient à la préparation de sections fraîchement congelées. Les sections minces sont ensuite fixées à l’aide d’alcool ou de formol. Enfin, les sections sont colorées en fonction de la pathologie à observer.
Utilisation simple du cryostat
Cet article présente une brève introduction au fonctionnement des cryostats courants. Comme la procédure d’utilisation diffère légèrement selon le fabricant et le numéro de modèle, il convient de toujours se référer aux instructions fournies avec chaque instrument avant de l’utiliser.
Tout d’abord, déverrouillez l’interrupteur à clé en appuyant dessus pendant au moins cinq secondes. Appuyez ensuite sur le bouton d’éclairage de la chambre pour allumer l’éclairage. Réglez la température en appuyant sur le bouton du rouleau. Étant donné que les températures de coupe varient d’un échantillon à l’autre, il convient de décider à l’avance à quelle température régler l’appareil.
L’échantillon est ensuite fixé en appliquant une goutte de composé OTC sur la base de l’échantillon, en collant l’échantillon et en fixant la base de l’échantillon à l’aide des vis.
Réglage du couteau et de l’étage du couteau. Commencez par régler la position et l’angle d’inclinaison de la lame. Desserrez le levier droit de la platine porte-lame et placez la lame dans son support. Tenez le couteau et appliquez la pression correcte sur la plaque. Si la coupe ne se fait pas correctement, il faut la régler à nouveau.
Effectuez la préparation de la surface. Approchez l’échantillon du couteau et réglez l’épaisseur de coupe. Coupez jusqu’à ce que l’échantillon sorte, puis effectuez la préparation de la face. Réglez la vis de manière à ce que la pointe de la plaque antiroulis dépasse légèrement du couteau.
Enfin, utilisez la fonction moteur pour réaliser une tranche fine.