首先样品需要预冻，为接下来的升华过程准备样品。

其次是样品的初级干燥，在这个过程中，冰升华而不融化。

然后是样品的再次干燥，在这个过程中，固体物质的残留水分会被除去，留下干燥样品，这一步骤对保存样品的稳定性非常重要。冷冻干燥瓶中的样品浸放在低温热传导液体里旋转，液体样品沿冷冻干燥瓶内壁结冻，以达到最大的表面积。这层薄的结冻层能够让水分子更加容易穿过。

一旦样品结冰，就可以与冷冻干燥系统连接了。初级和次级干燥发生在样品瓶被连接到冷冻干燥系统时，样品即被暴露在一个真空条件下，从而克服了气流的阻力，同时热量转化为能量。为接在干燥箱或多歧管的冻干瓶和其它玻璃容器提供热量的热源是室温空气浴。

在自动压盖上箱，是加热层供给。真空和热量这些条件可帮助从冰中升华出的水蒸气更容易地流离样品和表层已冻干的物质。

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