【经验】如何根据评估热负载来为PCR仪选择合适的TEC

时间： 2020-09-29 来源：世强

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2019年底新冠肺炎爆发以下，市场对核酸检测的需求量爆增，而核酸检测所用的一种关键仪器便是PCR仪，PCR扩增仪又称为PCR基因扩增仪、PCR核酸扩增仪、聚合酶链反应核酸扩增仪，是利用PCR(Polymerase chain reaction，聚合酶链反应)技术对特定DNA扩增的一种仪器设备，PCR仪最核心的部分便是温控，PCR仪温度的准确性可能会对PCR的成败与否起决定性作用。加热模块上孔与孔之间的温度一致性对于获取可靠而可重复的PCR结果也是至关重要的。

现在便携式的PCR尺寸比较小，而且要求检测时间比较短，例如有些要求升温速率5℃/s，降温速率5℃/s，需要在60℃～95℃范围做温循，对于这种做需要快速升降温的应用，TEC是一种很好的解决方案，而且目前越来越多的PCR都开始采用TEC温控方案了。

一般试剂是放在一块金属加热块上，外面会加保温隔热材料，假如金属加热块材料是铝，尺寸为40*40*1.0mm，温循范围是60℃～95℃，要达到升降温速率都是5℃/s，需要怎么来选择TEC呢？

首先需要评估热负载：

已知条件：

1、铝的比热熔为c=0.88×10³ J/(kg·℃)；

2、铝的密度为ρ=2.7×10³kg/m³；

铝块的质量m=ρv==2.7×10³kg/m³×（0.04×0.04×0.001）m³=0.00432kg；

从95℃降温到60℃的时间t=（95℃－60℃）/(5℃/s)=7s；

则热负载P=mcΔT/t=0.00432kg×0.88×10³ J/(kg·℃)×（95℃-60℃）÷7s=19.008W；

然后根据热负载、温差及尺寸来选择合适的TEC，因加热块的尺寸为40*40*1.0mm，所以TEC的冷面的长宽最好也是40*40mm，XLT2420这款TEC的冷面尺寸是40*40mm，满足要求。另外如下图XLT2420的热面温度为50℃性能曲线所示，当温差为35℃，热负载为20W时，这款XLT2420性能是可以达到要求的，而且还有些余量。当热负载为20W时，最大温差可以做到43℃，当温差为35℃时，最大热负载可以到28W左右，而且这个是从热面温度为50℃的性能曲线上估算的，如果从热面温度为95℃的曲线上估算，这个余量会更大，所以XLT2420能满足如上PCR的性能要求。

II-VI MARLOW XLT2420的主要优势：

•符合RoHS欧盟标准；

•额定工作温度125°C，超过PCR要求的95℃；

•温度循环次数可达50万次以上，使PCR仪的使用寿命更长；

•强度高，适合恶劣环境；

•温度均匀性好，各地方温度温差不超过0.1℃；

•产品可靠性高，性能稳定，在PCR行业应用广泛。

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