问答题 临界点干燥法的原理和步骤。
【正确答案】临界点干燥法是为了避免扫描电镜样品制备时冰冻干燥法产生冰晶损伤,致使样品表面的精细结构发生明显变化而采用的一种样品干燥法。1951年Anderson最早提出。其基本原理是利用临界状态下表面张力等于零的特性使样品中的样品液体气化而使样品完全干燥。
   任何物质以其存在的条件不同可以显现为气态、液态和固态。当条件发生变化时,这三种状态可以发生相互转化。例如,容器中的气体在压力增加及温度降低时可以变成液体,而在一定温度下液体又可以蒸发变成蒸汽,同时蒸汽又可以凝聚变成液体。当这两种变化的速率相等时,气-液两相达到动态平衡,此时的气体称之为饱和蒸汽,其压强叫做饱和蒸汽压。
   大多数液体在室温下存在明显的气-液两相界面,随温度的升高,饱和蒸汽压也增高,由于蒸发速度加快,液相密度下降,气相密度增加,当温度达到某一特定值时。气-液两相的密度相等。此时相界消失,表面张力为零,这种状态叫做临界状态。临界状态下的温度和压力分别称之为临界温度和临界压力。临界状态下物质不能再以液体状态存在,而要变成气体,此时的气体无论在多大的压力下也不会变成液体。临界点干燥就是在高于临界点的温度和压力的条件下使样品中的液体气化而最后完全干燥。
   各种液体有特定的临界温度和临界压力,生物组织中主要是水,而水的临界温度和临界压力特别高(374℃,218大气压),在这么高的温度和压力下进行气化和干燥显然是不合适的。因此,固定后的样品需先用丙酮脱水,然后经过中间液处理,最后才在临界点干燥器中用置换液置换并干燥。
   常用置换液有液态CO2(临界压力72.9大气压、临界温度31.1℃)和氟利昂(38.2大气压,28.9℃)。
   基本过程为:经固定与冲洗过的样品中的水分起初被一种“中间液体”(即乙醇或丙酮)所取代,将这种完全浸没在中间液中的样品置于一个耐压容器中,然后将容器密封,冷却至15~18℃,通过阀门系统,用过渡液体(通常是液体CO2)取代中间液体,此时,样品仍处于液-气界面之下。然后抽出部分液体CO2,再加进一些新鲜液化CO2,重复几次,使中间液体被稀释,样品完全处于液化CO2。当最后微量的中间液被液化CO2取代,密闭室内的温度缓慢上升(1℃/min)到31℃以上。在这临界温度以上,容器内的压力上升,液体CO2变为气体,然后把那些气体缓慢排出容器(避免容器故障)使样品干燥。
【答案解析】