فلاسک نیتروژن مایع چیست؟
«فلاسک نیتروژن مایع» یا دوئر (Dewar) ظرفی عایق‌کاری‌شده برای نگهداری و جابه‌جایی نیتروژن مایع (LN₂، با نقطه‌جوش حدود ۱۹۶−°C) است. جداره‌ی داخلی و خارجی با خلأ از هم جدا شده‌اند تا انتقال حرارت حداقل شود. درِ آن هرگز کاملاً آب‌بند نیست تا بخار بتواند به‌صورت ایمن تخلیه شود.
انواع فلاسک و انتخاب صحیح
- دوئرهای دهانه‌باز (Storage Dewar):
مخصوص نگهداری بلندمدت. دهانه‌ی باریک، درپوش سبک (Vent/Neck Plug)، امکان قرار دادن رَک و بسکت نمونه‌ها. - دوئرهای انتقال (Transfer Dewar):
برای پر کردن ظروف کوچک یا دستگاه‌ها. معمولاً همراه تیوپ انتقال و سرجداکننده (Phase Separator). - دوئرهای تحت‌فشار/خودفشرده‌ساز (Self-Pressurizing):
برای برداشت مایع با شلنگ و شیر ایمن؛ مناسب تغذیه‌ی پیوسته‌ی دستگاه‌ها. - درای‌شیپر (Dry Shipper):
جاذب داخلی دارد؛ LN₂ را جذب می‌کند تا نریزد—ویژه‌ی حمل‌ونقل نمونه‌های زیستی (کاهش خطر نشت).
شاخص‌های انتخاب:
- کاربری: ذخیره‌سازی نمونه، انتقال، یا تغذیه‌ی دستگاه؟
- حجم مؤثر و نرخ تبخیر (Boil-off): هرچه دوئر بهتر، تبخیر روزانه کمتر.
- لوازم جانبی: رَک/کنیستر نمونه، ترموسيفون/تیوپ انتقال، شیر و گیج فشار.
- ایمنی و ارگونومی: گاری، بست نگه‌دارنده، محافظ گردن دوئر.
اجزا و سازوکار
- جدار دوجداره با خلأ: کاهش رسانش و همرفت.
- انعکاس‌دهنده‌های حرارتی (Super-insulation): کاهش تابش حرارتی.
- گردن باریک: کوچک‌کردن مسیر ورود گرما.
- درپوش تهویه‌دار: جلوگیری از فشارخطرناک.
- لوازم داخلی ذخیره‌سازی: رَک، کنیستر، «کِین» و «گابلت» برای کرایوویال‌ها.
روش استفاده‌ی درست (خلاصه‌ی عملیاتی)
- پیش‌سردکردن: پیش از پرکردن کامل، مقدار کمی LN₂ اضافه کنید تا شوک حرارتی کم شود.
- پر کردن آهسته و ایستاده: از تیوپ انتقال استفاده کنید؛ هرگز تا لبه پُر نکنید.
- درپوش را نیمه‌باز نگه دارید: هرگز درِ کاملاً آب‌بند نگذارید.
- برداشت مایع: با سرجداکننده یا خروجی تحت‌فشار؛ از پاشش جلوگیری کنید.
- انبارش: دور از نور مستقیم و گرما، روی سطح صاف، مهار‌شده (Strap) برای جلوگیری از واژگونی.
نگهداری و عیب‌یابی
- بازرسی دوره‌ای خلأ: شبنم/یخ‌زدگی روی بدنه بیرونی نشانه‌ی خرابی خلأ است → استفاده را متوقف و سرویس کنید.
- تمیزی گردن و درپوش: آلودگی می‌تواند اکسیژن مایع را جمع کند (خطر اکسیدکنندگی).
- ثبت تبخیر روزانه: افزایش ناگهانی یعنی مشکل عایق.
- واشرها و شیرها: تست نشت و عملکرد دریچه‌های اطمینان.
ایمنی (چک‌لیست فشرده)
- PPE: دستکش کرایو، عینک ایمنی + شیلد صورت، روپوش آستین‌بلند، کفش بسته.
- تهویه: خطر کمبود اکسیژن (Asphyxiation). در محیط‌های بسته سنجش O₂ ایده‌آل است.
- هرگز درِ آب‌بند نگذارید/ظرف دربسته پُر نکنید: خطر انفجار به‌علت تبخیر.
- تماس پوستی: سرماسوختگی شدید؛ پارچه‌های خیس نپوشید (مایع نفوذ می‌کند).
- مواد شکننده/چسبناک: پلاستیک/لاستیک در سرما ترد می‌شوند؛ از ابزار مناسب استفاده کنید.
- اکسیژنِ متراکم‌شده: در گردن دوئر ممکن است O₂ مایع جمع شود → تماس با چربی/روغن ممنوع.
- حمل‌ونقل: فلاسک را ایستاده مهار کنید؛ در خودرو سرپوشیده بدون تهویه حمل نکنید.
کاربردهای عمومی
- نمایش‌های آموزشی/علمی: مه‌سفید، ابر فوری، دموهای ترمودینامیک.
- آشپزی مولکولی و نوشیدنی‌ها: انجماد فوق‌سریع بستنی/گارنیش—فقط توسط افراد آموزش‌دیده و پس از تبخیر کامل؛ هرگز LN₂ نوشیدنی نباید در زمان سرو باقی بماند.
- تناسب قطعات (Shrink-Fit): سردکردن قطعه برای جاافتادن در قطعه‌ی دیگر.
- خردایش کرایوژنیک: شکننده‌کردن لاستیک/پلیمر برای بازیافت یا آسیاب.
کاربردهای تخصصی (نمونه‌های مهم)
پزشکی و دامپزشکی
- کرایوتراپی پوستی: درمان زگیل، کراتوز، برخی ضایعات سطحی.
- کرایوسرجری/ژینکولوژی: درمان ضایعات دهانه‌ی رحم با پروب‌های کرایو.
- کرایوپریزرویشن: نگهداری بلندمدت اسپرم، اووسیت، جنین، بافت‌ها و سلول‌ها در رَک‌های داخل دوئر.
علوم و آزمایشگاه
- خنک‌کاری ابزار و نمونه‌ها: میکروسکوپ‌های الکترونی (آماده‌سازی نمونه، ویتری‌فیکیشن در کرایو-EM)، بلورشناسی، NMR/XRD.
- ترازبندی و کاهش نویز حرارتی: تست حسگرها، ابررساناهای دمای بالا (HTS ~۷۷K).
- کرایوپولیش/کرایومیکروتومی: آماده‌سازی مقاطع زیستی/پلیمری.
صنعت و انرژی
- فریزپلاگ خطوط (Pipe Freeze Plug): ایجاد یخ‌بند برای تعمیرات بدون تخلیه‌ی سیال.
- اینرت‌سازی/پرج خطوط: با نیتروژن (گاز) جهت حذف اکسیژن و رطوبت؛ دوئر منبع مایع برای تولید گاز.
- پردازش حرارتی عمقی (Deep Cryogenic Treatment): بهبود سایش‌پذیری برخی فولادها/ابزارها (با ملاحظات مهندسی).
کشاورزی و زیست‌بانک‌ها
- ذخیره ژرم‌پلاسم: اسپرم و جنین دام، بذرها/بافت‌های گیاهی در بانک‌های ژنی.
بهترین رویه‌ها و نکات ریز کاربردی
- میزان پر (Fill Level): سطح را با خط‌کش کرایو یا سنسور مخصوص بررسی کنید؛ به نشانگرهای شناور اتکا نکنید مگر کالیبره باشند.
- کنترل رطوبت محیط: یخ‌زدگی گردن را با برس خشک تمیز کنید؛ از آب‌جوش برای بازکردن قطعات یخ‌زده استفاده نکنید.
- Labeling کرایو: از لیبل/ماژیک‌های مقاوم تا −۱۹۶° استفاده کنید؛ کرایوویال‌های رده‌بندی‌شده.
- تفکیک دوئرها: «ذخیره»، «انتقال»، و «حمل» را جدا نگه دارید تا آلودگی و سایش کم شود.
- ثبت لاگ: تاریخ پر/سطح/دما/نرخ تبخیر برای ردیابی عملکرد و برنامه‌ریزی تأمین.
این یک چک‌لیست خرید فلاسک نیتروژن مایع (Dewar) است که نکات کاملاً عملی را پوشش می‌دهد. اگر عجله دارید، تیترهای پررنگ را مرور کنید.
1) اول نیازتان را دقیق کنید
- نوع کاربری:
- نگهداری طولانی نمونه‌ها → دوئر ذخیره‌سازی (Storage).
- انتقال/پرکردن دستگاه‌ها → دوئر انتقال + تیوپ و سرجداکننده (Phase Separator).
- برداشت مداوم و راحت → دوئر خودفشرده‌ساز با شیر خروج مایع/گاز.
- حمل‌ونقل بین‌شهری/هوایی نمونه‌های زیستی → Dry Shipper (جاذب داخلی، بدون مایع آزاد).
- فاصله‌ی بین شارژها را مشخص کنید (مثلاً هفته‌ای یک‌بار یا ماهیانه).
- الگوی مصرف LN₂ را تخمین بزنید (لیتر در روز).
2) پارامترهای فنی کلیدی
- ظرفیت مفید (Usable Capacity): فقط به “لیتر اسمی” اکتفا نکنید؛ ظرفیت قابل برداشت را بپرسید.
- نرخ تبخیر ساکن / SER (L/day): هرچه کمتر، بهتر. مستقیماً روی هزینه و تعداد دفعات شارژ اثر دارد.
- مدت نگهداری (Hold Time): در دمای اتاق، با درپوش استاندارد و بدون برداشت؛ برای مقایسه‌ی برندها عالی است.
- قطر گردن (Neck Opening):
- باریک = تبخیر کمتر، اما دسترسی سخت‌تر.
- پهن = کار راحت‌تر، اما تبخیر بالاتر.
براساس رک‌ها/کنیسترهای موجود انتخاب کنید.
- وزن خالی و پر، ارگونومی: داشتن دسته‌ی مطمئن، چرخ/گاری، جای تسمه‌ی مهار.
- کیفیت خلأ و عایق: چندلایه (super-insulation)، سابقه نرخ خرابی.
- ایمنی: درپوش تهویه‌دار، شیر اطمینان و مانومتر در مدل‌های تحت‌فشار، لیبل هشدار واضح.
- سازگاری لوازم داخلی: رَک/کِین/گابلت‌ها، قطر و ارتفاع دقیق؛ با کرایوویال‌های موجود شما بخواند.
- گواهی و ردیابی: شماره سریال، برگه مشخصات و تست کارخانه؛ بهتر است دارای تاییدیه‌های معتبر (CE/ISO) باشد.
3) لوازم جانبی ضروری (بسته به کار)
- تیوپ انتقال + Phase Separator (برای کاهش پاشش)
- رَک/کنیستر نمونه با لیبل کرایو
- گیج/سنسور سطح یا خط‌کش کرایو
- گاری و بست مهار برای جابجایی ایمن
- کیت سرویس گردن/درپوش و اورینگ‌های یدک
- PPE: دستکش کرایو، عینک + شیلد، پیش‌بند
4) برآورد سریع ظرفیت (فرمول عملی)
ظرفیت موردنیاز ≈ (مصرف روزانه + SER) × تعداد روزهای بین شارژ × 1.2 (۲۰٪ حاشیه ایمنی)
مثال: مصرف فرایند ۲ لیتر/روز، SER=۰٫۳ لیتر/روز، شارژ هفتگی
→ (۲ + ۰٫۳) × ۷ = ۱۶٫۱ لیتر؛ با ۲۰٪ حاشیه → ۱۹٫۳۲ لیتر ⇒ دوئر ۲۰–۲۵ لیتر منطقی است.
اگر فقط ذخیره‌سازی نمونه دارید (برداشت ناچیز)، عملاً ظرفیت را بر پایه SER × روزها محاسبه کنید.
5) ارزیابی کیفیت و خدمات
- خدمات پس از فروش و تعمیر خلأ در دسترس باشد (در ایران/منطقه شما).
- قطعات یدکی: درپوش، اورینگ، شلنگ، شیرها.
- مقایسه‌ی TCO (هزینه مالکیت): قیمت خرید + (SER × قیمت LN₂ × عمر مفید).
6) چک‌لیست تحویل گرفتن از فروشنده
- شماره سریال و برگه مشخصات با فاکتور یکسان باشد.
- تست سرد کوتاه: مقدار کمی LN₂ بریزید؛ روی پوسته‌ی بیرونی یخ/شبنم نباید بنشیند (نشانه خرابی خلأ).
- در مدل‌های فشرده، عملکرد شیر اطمینان و عدم نشتی اتصالات با کف صابونی کنترل شود.
- وزن خالی مطابق کاتالوگ باشد (انحراف زیاد = مشکوک).
- همه‌ی لوازم توافق‌شده داخل جعبه باشند.
7) علائم خطر هنگام خرید/استفاده
- یخ‌زدگی یا گرم‌شدن بخش‌هایی از بدنه → احتمال از دست رفتن خلأ.
- صدای جوشش غیرعادی/پیوسته در حالت بدون برداشت.
- درب کاملاً آب‌بند یا ظرف دربسته برای LN₂ پیشنهاد می‌شود؟ → خطرناک؛ از فروشنده فاصله بگیرید.
8) پیشنهاد نوع/حجم بر اساس سناریوهای رایج
- کلینیک کرایوتراپی روزانه سبک: ۱۰–۲۰ لیتر (SER پایین، دهانه متوسط + تیوپ انتقال)
- آزمایشگاه با برداشت منظم: ۲۰–۳۵ لیتر خودفشرده‌ساز با شلنگ و مانومتر
- زیست‌بانک کوچک: ۳۰–۵۰ لیتر Storage با رَک و Hold Time بالا
- حمل‌ونقل نمونه‌ها: Dry Shipper با جاذب داخلی و کیس حمل
9) سؤال‌هایی که قبل از خرید بپرسید
- SER دقیق در ۲۰–۲۵°C چند لیتر/روز است؟
- Hold Time و Usable Capacity چقدر است؟
- خدمات سرویس خلأ/گارانتی در ایران/شهرتان انجام می‌شود؟
- قطعات یدک و لوازم جانبی مرتبط موجود است؟
- برای مدل تحت‌فشار: فشار کاری/تنظیم شیر اطمینان و امکان قفل گاز/مایع؟
پرسش‌های پرتکرار
آیا می‌توان دوئر معمولی آب‌گرم/ترموس را برای LN₂ به‌کار برد؟
خیر. فقط دوئرهای کرایوژنیکِ استاندارد ایمن‌اند.
چه مدت LN₂ می‌ماند؟
بسته به کیفیت عایق، حجم و دمای محیط؛ از چند روز تا چند هفته/ماه. معیار واقعی، نرخ تبخیر اعلام‌شده‌ی سازنده و لاگ مصرف شماست.
چگونه بفهمیم دوئر خراب شده؟
افزایش محسوس تبخیر، گرم‌شدن بدنه، یا یخ‌زدگی روی پوسته بیرونی نشانه‌ی فقدان خلأ است—از مدار خارج و برای سرویس اقدام کنید.
