适合于电子显微镜的环境
电子显微镜的腔室被抽真空到非常低的压力。放置在这种环境中的活细胞的结构无法保存，因为水的蒸发速度极快，使细胞的大部分都蒸发了。
有许多制备生物样品的可能性。这种材料可以被保存(固定)，因此随后的脱水对体内结构和环境造成的损害最小扫描电镜可能被使用，或者水可能被冻结。高压冷冻是观察自然状态下含水结构的唯一方法。高压冷冻形成的冰不是六边形冰，六边形冰的体积从水到冰都增加了，而是无定形冰，体积保持不变。因此，对渗透和温度变化敏感的结构得以保留（见文章）高压冷冻技术简介").
为了观察细胞器、膜、乳液或液体表面界面等结构，冷冻断裂是唯一的方法。冷冻样品被刀（或类似物）的力或释放的弹簧载荷破坏，并沿阻力最小的线断裂。
水的升华和冷凝-冻结蚀刻和污染
为了揭示裂缝表面的细节，必须移除冰。这需要通过升华冰来保存标本的结构。冰直接转化为水蒸气，而不经过液态，这将导致体积变化和结构破坏。
水的升华/冷凝过程取决于特定温度下的饱和压力和腔内水或冰的有效分水压。注意:良好的真空可以降低水的分压。
例如：温度为-120°C的冰或冷冻试样的饱和压力约为10–7mbar。如果在腔内建立了这种压力，冷凝和蒸发就处于平衡状态。蒸发分子的量等于冷凝分子的量。在较高的压力下，冷凝速率比升华速率高——冰晶在试样表面生长。这一切都必须避免。在试件上方放置一个比试件更冷的板，可以降低局部压力，起到冷凝阱的作用。从样品中向上驱动的水分子优先附着在较冷的表面上。在低于饱和压力的压力下，更多的分子升华而不是冷凝和冻结蚀刻发生。
进行冷冻蚀刻直到样品完全不结冰，称为冷冻干燥。此过程仅适用于在合理时间内执行的小样本。通过将温度从大约-120°C加热到-60°C，并将每个步骤的温度保持一定时间，可分为几个步骤进行。这可能需要几天的时间。
在样品温度低于-120°C时，蚀刻率非常低，蚀刻时间增加到不切实际的持续时间。如果真空室的压力是固定的，可以通过提高试样温度来提高蚀刻速率。小心生物样品的温度高于-90°C。蚀刻速率大大提高。此外，六角形冰从玻璃化冰形成，并导致脱水文物。
纯水的理论升华率降低是因为:
- 样本深处的水升华速度比表面的水慢。
- 盐和大分子的溶剂降低了升华速度。
- 结合水是生物样品中相当一部分，升华率较低。
冷冻断裂生成图像
冷冻断裂和冷冻蚀刻技术要求在断裂表面真空沉积超薄的重金属和碳膜。
冻裂样品在一定角度下涂上金属，然后涂上碳衬垫膜(徕卡EM ACE600冷冻骨折徕卡EM ACE900具有徕卡EM VCT500)生成要在图像中成像的复制副本透射电镜或者是块面扫描电镜．
对于这两种方法，在一定的蚀刻时间后，以相同的方式对断裂表面进行涂层。首先，在一定角度下涂上一层薄薄的（2–7 nm）重金属涂层，以产生地形对比度（阴影）。第二，在90°下涂覆厚碳层（15–20 nm），以稳定超薄金属膜。此时，蚀刻过程停止。为了拍摄非常小的结构，以非常低的角度（2–8°）施加重金属，并在涂层过程中旋转样品。这增加了丝状和小结构的对比。这种技术称为低角度旋转阴影。
重金属薄膜应采用电子束蒸发。这是一种提供非常精细和定向沉积的涂层技术。碳的支撑层稳定了金属裸露的结构。这些结构会在温度升高时改变其轮廓，样品不会完全导电，复制品也不会粘在一起。
冷冻破碎酵母的单向阴影
应用
