超低溫一般泛指－80℃以下的溫度。當物質經分物質的結構會發生不可逆變化；而另一些物質的結構將會發生可逆變化，物質的性質不發生改變。利用這一特性，可在超低溫條件下對生物體進行長期保存，并在一定條件下使其復蘇；或是使細胞在超低溫條件下發生不可逆的死亡，達到治療某些疾病的目的；在材料處理工藝上，一些材料通過超低溫處理后，它們的綜合性能會得到顯著提高，超低溫技術已在生物、學、材料等學科中獲得廣泛應用。
根據獲取方式的不同，獲得超低溫的方法有機械制冷和低溫液體制冷兩種。利用低溫液體制冷是較為普遍的一種制冷方式，其優點在于降溫速度快，方法簡便，且價格便宜，但是其降溫速度不易控制，劇烈的溫度變化會導致材料內部產生應力等缺點，從而限制了其應用范圍，并且需要定時定量灌注液氮，維護比較麻煩。由于液氮（N2）的標準沸點為－195．8℃，而且無色無味，化學性質不活潑，無毒性，使用安全，是低溫液體制冷技術中常用的制冷劑。
液氮罐因其操作簡便、體積小、成本低，是一種用于短期超低溫制冷的較理想裝置。液氮罐是一個圓柱形容器，其外壁與內壁間抽真空并填充絕熱材料以隔絕熱交換。往罐內灌入部分液氮后，罐內的上部空間便充滿低溫氮氣。盡管封閉罐口后，液氮罐與外部環境之間仍可能存在一定的熱交換。因此液氮制冷更適合一些需要短期快速降溫保存的物品。
超低溫用冰箱屬于機械制冷典型的一類，其特點是儲存空間大、結構緊湊、操作簡便。可以控制溫度范圍，而且目前商用深冷冰箱的溫度也能夠到－150℃。缺點是深冷冰箱從常溫降到低溫時間較長通常需要6小時到9小時。因此深冷冰箱適合用于長期保存的物品儲存。由于具備安全監控報警等功能，在長期保存上比液氮罐保存具有更高的安全性和人工智能性。
由于兩者互有優缺點。現在很多科學實驗室把這兩種制冷方法的優點利用起來。充分利用液氮罐快速降溫的特性將物品降溫后，放置到深冷冰箱里面長期保存。并且針對深冷冰箱可能存在的不穩定運行的風險，在深冷冰箱配套了液氮后備制冷系統。萬一出現斷電等意外，可以迅速充入液氮短時間內代替壓縮機制冷以保證物品儲存條件。
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