离心机--工作原理

离心机的工作原理

    离心机在高速旋转的过程中，由离心力所导致的运动使悬浮于液体中的固体物质形成沉淀，也就是悬浮体液中质量或体积较大的物体向转头半径zui大的方向移动，而质量或体积较小的部分沉积在转头半径较近的地方。

    上面我们提到了离心力这个概念。离心机就是一个产生离心力的机器，离心力与转子半径、转速及样品质量有关：即F=Rmω2(F：离心力：R：半径：m：样品质量：to：转速)，离心力是衡量离心机zui重要的参数之一，也是离心机档次的区别标准之一， 离心机在出厂的时候都会给出该离心机的zui大离心力。

    我们都知道，转子的半径和样品质量在运转的时候是不变的，只有转速可以通过控制发生变化，因此我们往往习惯用转速来描述一个离心机。如：高速离心机，超高速离心机。

二、离心机的分类

    离心机的种类很多，我们习惯从以下几个方面来分类：按照转速的大小可分为：低速离心机，高速离心机和超高速离心机：按照对温度的要求可分为：普通离心机和冷冻离心机：按照转子的不同分为：水平转子离心机和角转子离心机按照离心机体积的大小还可以分为：落地式离心机、台式离心机、掌上离心机等：按照离心机的档次还可以分为普通离心机和精密离心机。普通离心机功能不多，在转速和容量方面也不精确，如：一个普通离心机的zui大转速是5000转／分，但是实际转速却不能达到5000转／分。这样的离心机只适合普通的离心工作，如：分离血清、浓缩尿液等。

精密离心机功能多，转速和容量精确，适合一些对离心机要求较高的实验，如：PCR实验、血液成分分离(多用于血站)等。

    选购普通离心机，根据工作量的大小，主要从转速和容量两个方面选择。下面详细介绍选购精密离心机应该注意的问题：

   (1)转速：离心机根据zui大转速的不同分为低速离心机(<1 0000 rpm／min)，高速离心机(1 0000 rpm／min一30000 rpm／min)，超高速离心机(>30000 rpm／min)，每个离心机都有额定的zui大转速，zui大转速指的是在空载情况下的转速，但zui大转速根据转子种类的不同、样品质量的大小而有差别。例如：一个离心机的额定转速是16000 rpm／min，说明在空载的时候转子每分钟旋转16000次，加上样品以后，转速肯定会小于16000 rpm／min。转子的不同，zui大转速也不同(一台进口离心机可选配多个转子)，水平转子可达到1 5000 rpm／min，但角转子大约能达到14000 rpm／min，具体的差别要详细咨询产品销售人员和生产厂的有关技术人员，所以在转速的选择上要慎重，所选择离心机的zui大转速要高于目标转速。如：目标转速是16000 rpm/mIn，所选择离心机的zui大转速必须高于16000 rpm／min。

    (2)温度：有些样品(如蛋白质，细胞等)在高温环境下会破坏，这就要选择冷冻离心机，冷冻离心机都有额定的温度范围。离心机在高速运转的时候所产生热量和离心机的制冷系统平衡在一定温度(一般冷冻离心的样品需要保持在3℃～8℃)，具体能达到多少也和转子有关，如一个离心机的额定温度范围为-10℃～60℃，装上水平转子在旋转的时候可以达到3℃左右，如果是角转子可能只到7℃左右．这一点也要详细咨询产品销售人员和生产厂的有关技术人员。

    (3)容量：每次需要离心多少个样品管7每个样品管需要多少容量7这些因素决定一个离心机的总容量，简单的来说离心机的总容量=每个离心管的容量×离心管个数，总容量和工作量的大小是相匹配的。

   (4)转子：离心机的转子主要分为两种，水平转子：运转时吊蓝处于水平状态，与转轴成直角，样品将沉淀集中于离心管的底部：角转子：离心容器与转轴成一固定角度，样品将沉淀集中于离心管底部及靠近底部的侧壁。如果希望分离的样品集中于离心管的底部就选择水平转子，如果希望样品集中于离心管的底部和靠近底部的侧壁上就要选择角转子。

    还有一些特殊试验或特殊样本需要特殊的转子如：大容量吊篮(多用于血站)、酶标板转子、载玻片转子、PCR转子、试管架转子和毛细管转子等。转子都有固定的规格，它是和离心机的容量结合起来的，如36×5 ml的角转子，既决定了转子的类型也决定了离心机的容量，所以转子的选择非常重要。

    (5)控制系统：高档的离心机都采用了微电脑控制系统，这些控制系统不但能确保离心机安全的运行还能自动完成工作任务。现在很多离心机都有较好的人性化的控制系统．比如：转子识别功能，安全锁功能，故障提示功能，加速和减速曲线等等。除以上几点之外还要注意一些细节和必要的配件。离心机的主要部件是电机，电机分为带碳刷电机和无碳刷电机，前者已经淘汰，现在的离心机大多都是无碳刷电机，有的电机还带有刹车功能。冷冻离心机在制冷方面也有区别，现在环保的技术当然是无氟制冷。除此之外还要考虑噪音问题，尽量选择噪音较小的离心机，这样能保持舒适的实验环境。在配件方面也要谨慎，有些实验要用特殊的离心管(离心有毒样品或者需要超高速离心的样品)，这样的离心管就必须配有相应的管套，才能更安全。还有一些特殊的样品容器(不规则样品瓶、血袋等)，这些细节和配件都要在选择离心机的时候考虑周详，否则就不能进行正常的工作。