人人文库网 > 毕业设计 > 毕业论文 > 试验用冻干显微镜的设计【11张图/14300字】【优秀机械毕业设计论文】

论文正文.doc

试验用冻干显微镜的设计【11张图/14300字】【优秀机械毕业设计论文】

资源目录

试验用冻干显微镜的设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

A0-真空室组焊图.dwg

A0-装配图.dwg

A1-冻干载物台.dwg

A1-原理图.dwg

A3-从动锥齿轮.dwg

A3-冷冻干燥机构.dwg

A3-冷凝管.dwg

A3-圆柱齿轮微调.dwg

A3-圆柱齿轮粗调.dwg

A3-锥形齿轮24X4.dwg

A3-隔板.dwg

压缩包内文档预览：(预览前20页/共31页)

编号：609690 类型：共享资源大小：1.06MB 格式：RAR 上传时间：2016-02-29 上传人：木*** IP属地：江苏

50
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 试验实验用冻干显微镜设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份，31页，14300字左右。
开题报告一份。
中期报告一份。
外文翻译一份。

图纸共11张，如下所示
A0-真空室组焊图.dwg
A0-装配图.dwg
A1-冻干载物台.dwg
A1-原理图.dwg
A3-从动锥齿轮.dwg
A3-冷冻干燥机构.dwg
A3-冷凝管.dwg
A3-圆柱齿轮微调.dwg
A3-圆柱齿轮粗调.dwg
A3-锥形齿轮24X4.dwg
A3-隔板.dwg

试验用冻干显微镜的设计
摘要
显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。显微镜作为金相、医学和化学分析的常用仪器，广泛地应用在工厂、医院的检验分析室，研究所、高校及中学的实验室。因此，了解并掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜的成像原理，也有助于正确使用其他光学仪器。其原理和机构是集精密设计、工程光学于一体的仪器设备。一个完整的显微镜系统设计是十分复杂的，涉及到光学设计、机械设计、电路设计等多方面知识。
真空冷冻干燥技术发展到今天，已在许多领域得到成功应用。但与其它干燥方法相比，设备投资依然较大、能源消耗及产品成本依然较高，限制了该技术的进一步发展。因此，如何在确保产品质量的同时，实现节能降耗，降低生产成本是真空冷冻干燥技术当前面临的最主要的问题。另外，由于冻干机所使用场所的特殊性，设备要求十分苛刻，运行环境恶劣，这都对冻干机的运行可靠性、合理性、方便性提出了更高的要求。新技术、新标准、新法规的出台，都对冻干技术提出了更多的要求。
本设计由于世界上没有成品说以主要涉及冷冻干燥参数和便于观察冷宫干燥过程的设计。
关键字：冻干显微镜、冷冻干燥技术

Designed by freeze-drying microscopy test
Abstract
Microscope is the most commonly used visual optical instruments, and are often combined in other optical instruments. As metallographic microscope, medicine and chemical analysis of commonly used instruments, widely used in factories, hospitals, inspection, research institutes, colleges and middle school's laboratory. Therefore, understand and grasp its structure principle and adjust method of understanding and mastering its magnification concept and measurement method, not only helps to deepen understanding of lens imaging principle, also helps to correct use of other optical instruments. The principle and institution is integrating precision design, engineering, optical instruments and equipment. A complete microscope system design is very complicated, involving optical design, mechanical design, circuit design and other aspects of knowledge.
Vacuum freeze drying technology development today, has been successfully applied in many fields. But compared with other drying methods, the equipment investment is still large, energy consumption and product cost is higher, limiting the further development of the technology. Therefore, how to ensure the quality of products at the same time, to realize saving energy and reducing consumption, reduce the production cost is vacuum freeze drying technology facing the main problem. In addition, due to the particularity of freeze-drying machine used by the site, the equipment is a tall order, bad running environment, running reliability and rationality of all of this to the lyophilizer, convenience, higher requirements are put forward. New technology, new standard, the new rules, puts forward more requirements on freeze-dry technology.
This design because there is no product said to mainly relates to freeze drying parameters and easy to observe the design limbo drying process in the world.
Key words: freeze-dried microscope freeze-drying technology

目录
1 绪论 1
1.1设计背景 1
1.2冻干显微镜现状 2
1.3冻干显微镜应用 2
1.4设计内容 3
2 冻干显微镜的工作原理设计 4
2.1冻干基本原理 4
2.2冻干显微镜的基本原理及组成 4
2.3冻干显微镜工作过程 5
2.4 冻干显微镜的主要技术参数 5
3 冻干显微镜结构设计 9
3.1 真空室设计 9
3.1.1 真空室室体强度计算 9
3.1.2 密封系统结构设计 10
3.1.3 冻干显微镜镜头的设计 11
3.2 冻干显微镜传动机构 11
3.2.1 工作台调整的传动机构计算 11
3.2.2 载物台横纵向运动距离 14
3.3 冻干显微镜冷阱设计 15
3.3.1对冷阱的要求 15
3.3.2冷阱的结构设计 15
3.3.3水汽凝结器所需的制冷量和蒸发温度 16
3.3.4结冰厚度、冰表面对应的温度和压力 17
3.3.5物料冻干的加热系统设计 18
3.3.6加热系统参数设计计算 18
4 载物台的设计 19
4.1载物台的技术要求 19
4.2载物台的设计 19
4.3载物台的检验 19
5 结论与展望 22
5.1 结论 22
5.2展望 22
参考文献 23
致谢 24
毕业设计（论文）独创性 25
毕业设计（论文）知识产权声明 26

试验用冻干显微镜的设计

内容简介：: 1 毕业设计 (论文 )中期报告题目：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 2013 年 3 月 17 日 2 一、设计（论文）进展状况计目的有了一定的认识。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浮液的塌陷温度；（ 2）观察其它物品冻干过程中的结构变化。据此设计冻干显微镜为采用液氮为冷媒的冻干设备，设计的冻干显微镜主要包括：显微镜、真空室、冻干载物台、真空泵、液氮泵、捕水器。液氮泵将氮气输送至冷凝盘管氮气吸热变为液氮以达到降温的作用，放置在冻干载物台上的被被观测物品在冷冻下析出的水蒸汽可能会模糊镜头影响观测，因此在镜头周围加上一圈电热阻丝将水蒸气转为液体水，最后再由真空泵将里面的水份抽入捕水器中。目镜在外面以方便观测物品的冻干进程，左右两侧旋钮调节冻干载物台的位置。基本完成此冻干显微镜的装配图如下：主视图 3 夹具定位规划中完整性评估和修订验室，机械工程学系，伍斯特理工学院研究院， 100 路，伍斯特，硕士 01609，美国 2004年 9月 14日收稿 ;2004年 11 月 9日修订 ;2004年 11 月 10日发表摘要几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而，如何分析和修改在实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中，提出了一种方法来描述在限制约束下的重点夹具系统的几何约束状态。一种限制约束下状态，如果它存在，可以识别给定定位计划。可以自动识别工件的所有限制约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划，并为修订提供指引，以最终实现确定性的定位。关键词：夹具设计 ;几何约束 ;确定性定位 ;限制约束 ;过约束夹具是用于制造工业进行工件牢固定位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步，夹具设计需要，以确保定位精度和三维工件的精度。 3一般情况下，是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是，必须提供工件确定的位置。这种观点指出，定位计划生产的确定位置，工件不能移动，而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一，许多研究人员关于几何约束状态的研究表明，工件在任何定位计划分为以下三个类别： 1、良好的约束（确定性）：工件在一个独特的位置进行配合，工件表面与 6个定位器取得联系。 2、限制约束：不完全约束工件的自由度。 3、过约束：工件自由度超过 6定位的制约。在 1985年 ,浅田 1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程 ,基于分析形成了调研后 ,确定定位。周等 2在 1989年制定了在确定性定位问题上使用螺旋理论。结果表明 ,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等 3考虑定位工件的接触的影响，而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵，并指出，两个接触的机构不应该有平等的，但在接触点曲率相反。卡尔森 4认为，可能没有足够的应用，如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似的非小线性。他提出一个二阶泰勒展开，其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉 5应用周对 3定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究很少注意非确定性分析的位置。在浅田的拟定方案中 ,他们假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置 q*,而应放置工件表面和分片，可微函数是图 1)。表面函数定义为 :gi(q*)=0是确定的 ,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。 gi(q)=0,i=1,2,.,n (1) 其中向 ,代表了工件的定位和方向。只有考虑到目标位置 q*附近在处 : 浅田表明 (2) 阵式所示（ 3）。确定定位如果雅可比矩阵满秩，可满足要求。 (2)只有 q=q*一个解决办法 (3) 在 1个 3 ，一个约束方程的雅可比矩阵的满秩的约束状态如表1所示。如果定位是小于 6，工件是限制约束的，即存在至少有一个工件自由定位议案不受限制的。如果矩阵满秩，但定位大于 6定位，工件是过约束，这表明存在至少一个定位等 ;而几何约束工件被删除不影响的状态。找出一个模型除了3以建立基准框架提取等效的定位点。胡等 6已经发展出一种系统的方法 ,对这个用途。因此 ,这则能适用于所有的定位方案。图 1 表 1 等级数量的定位地位 6 等 7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们的也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。熊等人 8提出的等级检查方法的定位矩阵附件 )。他们还介绍了左 /右边的定位矩阵广义逆理论 ,分析了工件的几何误差。结果表明 ,定位及发展方向误差 X 和位置误差 X=r, (4) X=(1r, (5) X=1 r+(1 , (6) 是任意一个向量。他们还介绍了从这些矩阵的几个指标，评价定位配置，其次是通过约束非线性规划的优化。然而，他们的研究分析，不涉及非确定性定位的修订。目前，还没有就如何处理与提供确定的位置的夹具设计系统的研究。如果不确定性的位置达到夹具系统设计的要求，设计师知道约束状态是什么，以如何改善设计是非常重要的条件。如果夹具系统是过度约束，是理想定位需要的不必要的信息。而下约束时，所有有关知识约束工件的议案，可以引导设计师选择额外的定位或使得修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。在本文中 ,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态 (见附件为获得的定位矩阵 )。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位如图 3所示 ,在给定的定位器数量 n,定位法向量 ai,bi,定位的位置 xi,yi,每一个定位器 ,i=1,2,.,n,n*6定位矩阵可以确定如下 : （ 7）当等级（ =6， n=6时，是工件良好约束。当等级（ =6， n6时 ;是工件过约束。这意味着（不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制（位器。这种状态的数学表示方法 ,那就是（定位向量矩阵 ,可表示为线性组合的其他六行向量。图 2 几何约束状态描述图 3一个简化的定位方案。定位方案，提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位： 1、找到所有的（合定位的。 2、为每个组合 ,从（位器确定定位方案。 3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。 4、如果等级不变 ,被删除的 (位器是负责过约束状态。这种方法可能会产生多种解决方案，并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除以最佳定位性能。当等级（ 6,工件的限制约束。参考文献 1 , B.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。机器人 6 2 C，， M。加工装置的自动配置的数学方法分析和综合。反英工业 1989;111:299 3 Y, , M.。夹具运动学分析的基础上充分接触刚体模型。学与工程 2003;125： 316 4 S。刚性零件的装夹和定位计划的二次灵敏度分析 “。制造业 2001年科学与工程 ;123（ 3）： 462 5 , 制造业科学与工程 2001年 ;123:708 6 士论文中，伍斯特理工学院 ;2001年。 7 , , , 会 2:350 8 Y, H, 士顿：爱思唯尔 ;2005年。 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 2 1. 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 ( 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）和半导体制冷（最低温度）。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下图给出了冻干台的构造 3 作为采用液氮供冷的代表，司的冻干显微镜是商业产品中技术较为成熟的，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。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。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 查找资料，熟悉课题 3 总体方案的设计 6 完成装配图 10 完成零部件图 14 :完成论文及翻译，准备答辩 5 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日 6 所在系审查意见：系主管领导：年月日 6 参考文献 1 舍英，伊力奇，呼和巴特尔，现代光学显微镜 M，北京科学出版社 ,1997 2 陈天明，王苏生，俞信等，高灵敏度荧光显微镜量化技术及其在光生物学研究中的应 J 生物物理学报 ,1995,11(3):4463 蔡颖 ,薛庆 ,徐弘山 ,理与应用 ,机械工业出版社 ,1998(8):2384 赵汝嘉 ,殷国富 ,用系统开发指南 ,机械工业出版社 ,2001(10):61095 周新丽 ,陈光明 ,一台冻干显微镜的设计，第八届全国冷冻干燥交流会， 2005 6 赵鹤皋，冷冻干燥技术与设备，华中科技大学出版社， 2005,06 7 华泽钊，冷冻干燥新技术，科学出版社， 2006,1 8 张绍志，王葳，陈光明，低温显微镜的研究，低温工程， 2003(5):319 秦江平，真空冷冻干燥技术的设备与工艺，合肥工业大学， 2006,8 10 徐成海 ,张世伟 ,彭润玲 ,张志军 , 真空冷冻干燥的现状与展望 (一 ),真空， 2008,03 11 徐成海 ,张世伟 ,彭润玲 ,张志军 , 真空冷冻干燥的现状与展望 (二 ),真空， 2008,05 12 濮良贵，纪名刚，陈国定，吴立言，机械设计，高等教育出版社， 2006,05 13 孙桓，陈作模，葛文杰，机械原理，高等教育出版社， 2006,05 14 李维晖，张宏，陈新，物理实验中的显微摄影实验 J，物理实验， 2010,30(4):3015 朱昊，郭宏，王佳，显微镜拆装实验的设计 J，实验技术与管理， 2005,22(3):2816 ，徐成海等译，冷冻干燥，化学工业出版社， 2005 17 18 et a 004,49:12319 et a of 003,1:175 本科毕业设计 (论文 ) 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：学生：学号：指导教师： 2013 年 5 月试验用冻干显微镜的设计摘要显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。显微镜作为金相、医学和化学分析的常用仪器，广泛地应用在工厂、医院的检验分析室，研究所、高校及中学的实验室。因此，了解并掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜的成像原理，也有助于正确使用其他光学仪器。其原理和机构是集精密设计、工程光学于一体的仪器设备。一个完整的显微镜系统设计是十分复杂的，涉及到光学设计、机械设计、电路设计等多方面知识。真空冷冻干燥技术发展到今天，已在许多领域得到成功应用。但与其它干燥方法相比，设备投资依然较大、能源消耗及产品成本依然较高，限制了该技术的进一步发展。因此，如何在确保产品质量的同时，实现节能降耗，降低生产成本是真空冷冻干燥技术当前面临的最主要的问题。另外，由于冻干机所使用场所的特殊性，设备要求十分苛刻，运行环境恶劣，这都对冻干机的运行可靠性、合理性、方便性提出了更高的要求。新技术、新标准、新法规的出台，都对冻干技术提出了更多的要求。本设计由于世界上没有成品说以主要涉及冷冻干燥参数和便于观察冷宫干燥过程的设计。关键字：冻干显微镜、冷冻干燥技术 by is in As of in s of to of to of is A is of in is is of to of at to is In to of by is a of of to on is no to to to in I 目录 1 绪论 . 1 计背景 . 1 干显微镜现状 . 2 干显微镜应用 . 2 计内容 . 3 2 冻干显微镜的工作原理设计 . 4 干基本原理 . 4 干显微镜的基本原理及组成 . 4 干显微镜工作过程 . 5 干显微镜的主要技术参数 . 5 3 冻干显微镜结构设计 . 9 空室设计 . 9 空室室体强度计算 . 9 封系统结构设计 . 10 干显微镜镜头的设计 . 11 干显微镜传动机构 . 11 作台调整的传动机构计算 . 11 物台横纵向运动距离 . 14 冻干显微镜冷阱设计 . 15 冷阱的要求 . 15 阱的结构设计 . 15 汽凝结器所需的制冷量和蒸发温度 . 16 冰厚度、冰表面对应的温度和压力 . 17 料冻干的加热系统设计 . 18 热系统参数设计计算 . 18 4 载物台的设计 . 19 物台的技术要求 . 19 物台的设计 . 19 物台的检验 . 19 5 结论与展望 . 22 论 . 22 望 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 24 业设计（论文）独创性 . 25 毕业设计（论文）知识产权声明 . 错误 !未定义书签。 1 绪论 1 1 绪论计背景显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。显微镜作为金相、医学和化学分析的常用仪器，广泛地应用在工厂、医院的检验分析室，研究所、高校及中学的实验室。因此，了解并掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜的成像原理，也有助于正确使用其他光学仪器。其原理和机构是集精密设计、工程光学于一体的仪器设备。一个完整的显微镜系统设计是十分复杂的，涉及到光学设计、机械设计、电路设计等多方面知识。又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻，再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量，一般用热辐射供给。其主要优点是：（ 1）干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质（如多孔结构、胶体性质等）；（ 2）热量消耗比其他干燥方法少。缺点是费用较高，不能广泛采用。用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。含水的生物样品，经过冷冻固定，在低温高真空的条件下使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的，在干燥的过程中不受表面张力的作用，样品不变形。真空冷冻干燥技术是将湿物料或溶液在较低的温度（ 10 50 ）下冻结成固态，然后在真空（ 3使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的干燥技术。中国是原料药生产大国，因此该技术应用前景十分广阔。但是，应当引起注意的是，近年来真空冷冻干燥技术在我国推广得非常迅速，相比之下，其基础理论研究相对滞后、薄弱，专业技术人员也不多。并且，与气流干燥、喷雾干燥等其他干燥技术相比，真空冷冻干燥设备投资大，能源消耗及药品生产成本较高，从而限制了该技术的进一步发展。因此，切实加强基础理论研究，在确保药品质量的同时，实现节能降耗、降低生产成本，已经成为真空冷冻干燥技术领域当前面临的最主要的问题。冻干显微镜的主要用途在于： 1)通过图象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。冻干过程中的干燥温度最终是受塌陷温度的限制，而不是玻璃化转变温度，目前常用差热扫描量热仪 (量的玻璃化转变温度来近似的估计塌陷温度，这在溶液的分析过程中误差不大，但对于有细胞悬浮液的情况，两者可能相差很大，玻璃化转变温度不能正确反应产品所能允许的最毕业设计（论文） 2 高温度闭。因此仍然需要用冻干显微台准确确定产品的塌陷温度。干显微镜现状目前，我国真空冷冻干燥设备趋于完善，但与发达国家相比，该技术基础理论的研究显得滞后和薄弱，阻碍了技术应用水平的提高。因此，研究的重点正向这方面转移。目前，研究的焦点集中在真空冷冻干燥的物性参数及其影响因素、过程参数、过程机理和模型、过程优化控制等的研究。真空冷冻干燥技术的基本参数包括物性参数和过程参数，它们是实现真空冷冻干燥过程的基础。这些数据的缺乏会使干燥过程难以实现针对原料的优化，不能充分发挥系统效率。物性参数指物料的导热系数、传递系数等。这方面的研究内容包括物性参数数据的测定及测定方法，以及环境条件压强、温度、相对湿度和物料颗粒取向等对物性参数的影响。过程参数包括冷冻、供热和物料形态等有关参数。对冷冻过程的研究意在为系统找到最优冷冻曲线。供热过程的研究则集中在两方面：一是对原料载体的改良；二是加热方式 (传热方式和供热热源 )的选择。确定恰当的物料形态也是重要的研究内容，它包括原料的颗粒形态和料层厚度等。从热量传递和质量传递入手研究真空冷冻干燥的机理，并建立相应的数学模型，有助于找出过程的影响因素，预测时间、温度蒸汽压强的分布状况。目前的研究主要限于均质液相，并提出了一些数学模型，如冰前沿均匀退却模型、升华模型、吸附些模型虽然对真空冷冻干燥的过程作了不同程度的描述，但在实际应用中仍然存在许多限制条件。过程优化控制是建立在上述数学模型的基础上的。控制方案又有准稳态模型和非稳态模型之分。干显微镜应用它在医学上有广泛的用途，如观察齿、骨、头发、及活细胞等的结晶内含物、神经纤维、动物肌肉、植物纤维等的结构细节，分析变性过程。也可以观察无机化学中各种盐类的结晶状况在自然光看不到的精细结构。配有高精度的加热台 ,主要在教学和实验室 . 冷冻干燥的过程对冻干药品和食品的质量会产生极大的影响，而国内外目前在这方面的研究较少。冷冻干燥过程包括冷冻过程和干燥过程，冷冻过程主要与保护剂及其浓度、降温速率、玻璃化和反玻璃化有关；而干燥过程与冷冻过程有着密切联系，因此保护剂及其浓度、降温速率、玻璃化和反玻璃化也将对干燥过程有影响。同时，干燥过程还与加热温度、冷阱温度、冻干室真空度有关。本项目以研究冷冻过程和干燥过程的影响因素为主线，为优化冷冻过程和干燥过程，提高现代药品和食品的品质，和缩短生产周期、节约能耗，提供理论和技术基础 4。毕业设计（论文） 3 计内容首先要了解传统显微镜的设计，传统显微镜的实际包括：第一步，要根据显微镜的使用要求来进行显微镜选型设计。显微镜已经有几百年的发展历史，根据不同的使用要求显微镜的各种参数有非常大的差异。第二步，选好形式之后，初步选择它的外形尺寸和放大倍率、分辨率等主要参数。这一步在一般大学里的工程光学或者应用光学课程中都可以学到。根据消色差程度的不同分为消色差物镜、平场消色差物镜、平场半复消色差物镜和平场复消色差物镜等 4种。显微目镜相对物镜的结构要简单很多，主要分为惠更斯目镜、平场目镜、广视场目镜、超广视场目镜等多种形式。第三步，详细设计物镜、目镜以及其它附属结构的光学系统。现代光学设计一般都使用各种光学设计软件，自动化程度大大提高，减轻了设计人员的劳动量。第四步，设计显微镜的机械结构。金相显微镜的工作原理是借助于物镜和目镜通过光学系统放大得像，其放大倍数是目镜与物镜放大倍数的乘积。设计时机械设计手册，和光学精密仪器设计手册等参考书是少不了的，尤其是目镜和物镜的机械装配问题，涉及到很精密的结构。第五步，进行调光、自动调焦、自动工作台和计算机控制等设计。第六步，软件设计。有些显微图像需要进行图像处理和专业软件，这些要与软件专业设计人员共同进行。然后要了解冷冻干燥技术，冷冻干燥法不同于传统的干燥方法，产品的干燥基本上在 0 以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低产品的残余水份含量，才让产品升至 0 以上的温度，但一般不超过 40 。冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔在升华时要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。最后就是冻干显微镜的结构设计，包括冻干显微镜的冷阱物料冻干与加热系统设计。冷阱就是冷冻系统部分，由制冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝集器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。2 冻干显微镜的工作原理设计 4 2 冻干显微镜的工作原理设计干基本原理又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻，再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量，一般用热辐射供给。其主要优点是：（ 1）干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质（如多孔结构、胶体性质等）；（ 2）热量消耗比其他干燥方法少。缺点是费用较高，不能广泛采用。用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。干显微镜的基本原理及组成冻干显微镜主要由真空室、显微镜、冻干载物台、水蒸气捕集器、计算机、真空泵、制冷机构成。物品放置于真空室的冻干载物台上，经制冷机制冷冻干时升华的水蒸气由真空泵抽入水蒸气捕集器中，显微镜观察被观察物的冷冻干燥过程经像传感器将图像表现在计算机上。图干显微镜原理图文） 5 算机干显微镜工作过程坍塌温度，采用冻干显微镜观察，在物品冻结后，模拟冻干真空度条件下缓慢升温，冰层从边缘向内升华干燥，出现分层时即可读取坍塌温度，当然该温度可能与实际冻干略有出入，我一般采用的是苦办法，少量产品进箱，既定预冻工艺冻结，考察正空度控制，升温搁板，读取产品温度并记录产品外观，记录产品出现分层痕线产品温度，即可确定坍塌温度范围 3。共晶点、共熔点可通过即动态稳定控制系统）模拟冻干工艺升降温条件测试，通过吸放热峰的切点温度可以读取。若品种药液存在玻璃化转变温度，一般该品种冻干难度较大，当然可以通过加入赋形剂等方式去除，但若不能添加赋形剂，一般可通过回热冻结的方式提高甚至消失玻璃化转变温度，因玻璃化转变是微观状态，必须通过冻干显微镜等精密仪器方可测定。冻干过程涉及几个关键参数：共晶点、共熔点、玻璃化转变温度、坍塌温度。一般情况，因药液经液中晶核较少，降温过程存在过冷，共晶点 40m/s）、中速和低速（数取 Z34，齿数取 42，压力角 =20。齿顶高 *根高 c*） * 1+*全高 h=度圆直径 3 *2=21顶圆直径 2*2根圆直径 2c*） *圆直径 31*距 p= *厚 s= /2= 载物台横纵向运动距离将需要观测的物品放置在载物台上，也叫冻干机械载物台，是 X 轴 Y 轴双向滚珠导轨台板。尺寸： 9514829向行程： 45向形成： 55数精度：业设计（论文） 15 连接尺寸： 95 冻干显微镜冷阱设计冷阱的要求冷阱 (在冷却的表面上以凝结方式捕集气体的阱。是置于真空容器和泵之间，用于吸附气体或捕集油蒸汽的装置。用物理或化学的方法来降低气体和蒸汽混合物中有害成分分压的装置叫阱(或捕集器 )。冷阱处理是一种冷却装置 ,用来收集某一熔点范围内的物质形管放在冷冻剂中 ,当气体通过 U 形管时 ,熔点高的物质变成液体 ,熔点低的物质通过 U 形管 ,起到分离的作用。冷阱蒸发的速率不仅受到摄入能量的影响，而且受到真空泵的泵速影响。较大的样品蒸发表面积是影响真空泵效率的瓶颈所在，而不是样品容量和数量。更为有效的是使用冷阱，而不是用更大的真空泵。由于冷阱的使用，一方面有利于水蒸气凝结，另一方面提高了有机溶剂蒸发密度，更易于凝结。常用制冷剂有含冰盐水、液氮、乙二醇等。在核化工中，冷阱 (也称冷凝器 )是指在六氟化铀生产过程中从含六氟化铀、氟气、氮气、氧气的混合气体中冷凝收集六氟化铀，使六氟化铀与不凝气 (氟气、氮气等 )分离的装置。冷阱有内冷式和外冷式两种，一般为间歇操作。本设计对冷阱的温度要求为 25 之间。可选用赫西冷阱，其参数为：循环方式：密闭式循环温度设定范围：常温容量： 4升温度调节精度： 1 压缩机冷媒：冷阱的结构设计冷阱是串联于低温再生及真空系统的管道上 , 主要用于防止前级泵的返油 ,因此要求 : (1)冷阱的流导不小于同样长度管道的流导 ; (2)对低温泵的返油率小于 210- 8 g/(, 或用四极质谱计分析残余气体时基本无油分子谱线 ; (3)热损失要小 , 一次灌满液氮后可连续工作几小时 ; 毕业设计（论文） 16 (4)漏气率小于 510- 5 。冷阱的基本结构图根据冷阱的用途和设计要求 , 设计的冷阱如图 1所示。这种冷阱的基本类型属于中心带障板的冷阱 , 其优点是捕油性能好 , 既能挡住一次束流 , 又能防止油分子的爬移 , 在内胆和上法兰之间的薄壁筒 , 作为表面油分子的爬移垒 , 也用来阻挡从胆和外壳之间进入真空容器一端的油分子。内腔凸起和使用人字型障板 , 流导大。结构简单 , 冷阱的注液管和排气管同时起支承内胆的作用 , 操作费用、制造成本都较低 , 是一种性能优良的冷阱。汽凝结器所需的制冷量和蒸发温度所需制冷量与水汽凝结器的补水量和第一阶段升华时间有关，对于相同的隔板面积，若补水量少，要求的升华时间长，所需的制冷量少，按单位时间内最大升华水量计算：单位时间内最大升华水量 g： g=G/2*(1/kg/h 试中： G 为升华总水量， H 为升华总时间， h；此试表明在 1/4的升华时间内应升华总水量的一半。所需的制冷量 Q 毕业设计（论文） 17 Q=70/对于单位时间内捕水量已确定的情况下，如果要求蒸发温度越低，则制冷机的尺寸就越大，提高了设备初投资，对于大部分生物制品，共融点温度在5 。而冻干机中的水蒸汽流大部分属于粘滞分子流。其升华面和冷凝面之间的最佳温差为 812 。因此冰表面的温度应在左右。考虑到管内的制冷剂沸腾热阻和冰层热阻，在选择制冷机时，蒸发温度以为宜。对于升华第二阶段，随着水蒸汽升华量的减小，水汽凝结器的制冷剂蒸发温度也随着下降。冰厚度、冰表面对应的温度和压力冰是热的不良导体，由于冰厚度随升华时间增加而增厚，但冰层厚度不可能随时进行计算，冰外表面的温度随冰层的增厚而升高，相应的冰表面的蒸汽压也升高。现在计算在升华时间的 1/ 4时，升华总水量的 1/2，冰层的温升应该是最大的，此时冰表面温度也是最高的。在水汽大量升华之后，升华速率减慢，冷负荷也降低，管内的蒸发温度也降低，冰表面的温度也降低，相应的水蒸汽压力也降低。现在是如何决定总水量，生物制品的冻干一般高度均不太大，否则由于干层太厚使升华时间太长，在相同的制品装量高度，散装制品的容量最大，若取1012高度，按 12算，则以 5算时按分路数为 3，管径为 19*15，升华水量一半时的冰层厚度，冰表面温度和对应的冰表面水蒸汽分压如表所示：表面积比长 7 84 100 118 冰层厚度发温度 50 50 管内温度管壁温度 47 冰面温度层温差面蒸汽压升华水量为总量的一半时，表面比从冰表面温差从至，冰表面温度从降至并。综合考虑，其面积比 1至文） 18 宜。料冻干的加热系统设计加热系统是真空冷冻干燥机的主要组成部分，它的功能是满足冻干过程冰升华所需的热能。根据需要，水在加热罐中被加热到一定的温度，热水顺管道流经三通调节阀，与来自板式换热器的温度较低的冷却回水相混合。三通调节阀能自动调整来自于加热罐的高温水和来自板式换热器的低温水的比例。达到工艺要求的合适温度，然后由热媒泵驱动进入干燥仓中的加热板。热水在加热板内，将部分热量通过板壁的传导和表面的辐射传递给干燥仓内的物料和其它结构件，从加热板流出的降温水，离开干燥仓后分成三部分，一部分水直接回到加热罐；一部分水经板式换热器冷却后变成更低温的水进入三通调节阀，与第三部分从干燥仓流出不经板式换热器冷却直接到三通调节阀的水相汇合后，再与来自加热罐的热水混合，达到符合工艺要求温度的水给加热板加热，如此循环。根据冻干工艺的要求，不同的物料，加热板的工作温度是不同的。为了保持系统的稳定，运行过程中系统内不出现沸腾现象，所以加热罐内正常工作压力应维持在热系统参数设计计算加热板工作温度：常温至 120 ；有效干燥面积：大升华能力：（ 2kg/m2*h） (40 水流进、出干燥仓的温差控制为 2 在最大升华时（ 2kg/m2*h）的加热功率： m*F*Q=2*给定条件下，水温相差时 Q=2+过加热板的总流量： G=P/D*h=h 当在泵的定额定流量下，水的进出温差约 1 ，考虑到加热板每层进出口相反布置，加热温度场是比较均匀的，完全可满足要求。 4 载物台的设计 4 载物台的设计物台的技术要求载物台工作面对镜管（座）安装基面的垂直度，对于低倍普及型应不大于 10；对于高倍普及型及实验室显微镜应不大于 7；对于研究用显微镜应不大于 5。固定式载物台通孔中心与显微镜镜筒轴线应一致，偏离量不得大于使用机械式载物台或标本移动尺使标本在 5需要重新调焦时，其调节量：大于大于机械式双向移动载物台相对于显微镜光轴的移动量为：纵向不小于 12向不小于 20 物台的设计图 3 5. 电子称连接器物台的检验毕业设计（论文）试验工具下二面平行度 1）；标准镜筒）。试验程序将被测载物台装上专用镜架，在标准镜筒内，插入自准直望远镜，被检载物台工作面上安放平面反光镜。观察反射回来的十字线影像和望远镜十字线的偏离值即为对镜管（座）安装基面的垂直度。物台通孔中心与显微镜镜筒轴线一致性试验工具 a. 标准镜架（带标准镜管）； b. 专用载物台中心校具； c. 通用量具厚度规试验方法将被测载物台装上专用镜架，在标准镜筒上装上专用载物台中心校具，移动粗调，将专用载物台中心校具头部插入载物台中心孔内，用通用量具测量载物台中心的偏离量。试验工具标准镜筒、 1040换器、照明系统）以 40物镜及 10目镜对标本片进行调焦，当标本片像清晰时，记下此时量仪上的读数及标本片的坐标位置（向），然后沿向移动标本 5像的清晰度有改变，则用微调手轮重新调焦清晰，读取量仪上的读数，计算出前后二次读数差。检验时向应分别进行检定，同时每个方向应在 2 3个位置进行测量，选择最大读数差为测定值。移动载物台相对于显微镜光轴的移动量试验工具 a. 标准 10X 物镜； b. 标准镜架（带工作台托架、标准镜筒、转换器、照明系统）；毕业设计（论文） 21 d. 十字分划目镜；在标准镜架装上 10字分划目镜，装上被检载物台，其工作面上放置十字分划尺。按显微镜正常操作规程使分划尺成像清晰，并使分划板十字线像与目镜分划板十字线重合。以此为准，用常规量具测出前后左右四个方向载物台的移动值。载物台装压簧和移动尺用孔的尺寸和位置：用常规量具检查。外观要求：目视检查。 5 结论与展望 5 结论与展望论本次设计是关于冻干显微镜的设计。设计要求满足实际工作需要，即实现在冷冻干燥过程中观察物料变化过程的观测仪器，并且能够响应迅速，安全可靠。内容涉及到冷却系统的设计、传动机构的设计，要求能在实际工作中发挥它的作用，满足实际的工作需要。本设计选用液氮冷却，用捕水器提取水汽，采用真空泵抽取水汽。望随着冻干技术的发展与应用，冻干设备和技术已经趋于完善，现代先进的冻干设

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。