離心機(jī)的大致介紹

1、離心機(jī)的簡(jiǎn)單介紹
離心機(jī)是一種全球范圍內(nèi)大多數(shù)研究實(shí)驗(yàn)室必備的儀器，是一種利用離心力使需要分離的不同物料得到加速分離的機(jī)器，可以因此節(jié)省大部分時(shí)間。
它是一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，利用不同物質(zhì)在離心場(chǎng)中沉淀速度的差異，分離液體與固體顆�；蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械。
在極高速度下離心實(shí)驗(yàn)樣品，混合物中的組分會(huì)受到離心力的影響，使得較高密度的顆粒離開(kāi)軸心方向移動(dòng)，而密度小的顆粒則朝向軸心方向移動(dòng)。
這些顆粒會(huì)沉積在管底，形成所謂的沉淀物，這樣分離得到的樣品，或被稱為上清的余液，都可用作進(jìn)一步處理或者分析，充分利用已有資源。

離心機(jī)的主要元件是轉(zhuǎn)頭，它是高速離心時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部件。
轉(zhuǎn)頭可以被固定在離心機(jī)上，也可以是一個(gè)離心機(jī)使用多個(gè)轉(zhuǎn)頭，將它們裝在稱為主軸的部件上。
離心機(jī)轉(zhuǎn)頭通常還帶有一個(gè)蓋子，能緊緊擰上蓋住，防止樣品飛出來(lái)。
許多離心機(jī)會(huì)有一個(gè)制冷單元，它可以保持內(nèi)部溫度在離心時(shí)得到控制
離心機(jī)上還有旋鈕或按鈕用以輸入每次離心所需要的參數(shù)：
包括離心時(shí)間、溫度、和離心快慢，它可以是以速度或以相對(duì)離心力為單位。
離心速度用RPM來(lái)計(jì)量，即每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。RPM值有時(shí)有誤導(dǎo)性，因?yàn)樵斐深w粒從混合物中分離出來(lái)的不是離心的速度，而是作用在這些顆粒上的作用力。
這種作用力與離心機(jī)轉(zhuǎn)頭的半徑相關(guān)，由于不同的離心機(jī)有不同的轉(zhuǎn)頭大小，這樣在同一個(gè)RPM速度下，產(chǎn)生的作用力會(huì)有不同。
離心力也可以用RCF相對(duì)離心力來(lái)定量。RCF通常表現(xiàn)為地球重力加速度的倍數(shù)。RCF的計(jì)算公式是轉(zhuǎn)頭半徑乘以角速度平方，然后除以地球的重力加速度。



2、離心機(jī)的應(yīng)用及原理
離心機(jī)不僅是對(duì)混合溶液進(jìn)行快速分離的專門設(shè)備，是一種將裝有樣品溶液的離心管、瓶或袋韻轉(zhuǎn)頭置于離心軸上，利用轉(zhuǎn)頭繞軸高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力，使樣品中不同性質(zhì)顆粒相互分離的特殊裝置，可以實(shí)現(xiàn)樣品的分析、分離。
它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí)。
同時(shí)，離心機(jī)大量應(yīng)用于選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
選擇離心機(jī) 須根據(jù)懸浮液（或乳濁液）中 固體顆粒的大小和濃度、固體與液體（或兩種液體）的密度差、液體粘度、濾渣（或沉渣）的特性。
現(xiàn)代工業(yè)中，離心機(jī)已大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門，不再僅限于實(shí)驗(yàn)室。
舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，離心機(jī)從誕生之日起一直在不斷發(fā)展進(jìn)化，雖然是從實(shí)驗(yàn)室誕生出來(lái)的，但早已經(jīng)“青出于藍(lán)勝于藍(lán)”了！

比如，過(guò)濾式離心機(jī)的主要原理是通過(guò)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的離心力（配合適當(dāng)?shù)臑V材），將固液混合液中的液相加速甩出轉(zhuǎn)鼓，而將固相留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，達(dá)到分離固體和液體的效果，或者俗稱脫水的效果，是實(shí)驗(yàn)室常用的。
而沉降式離心機(jī)的主要原理是通過(guò)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快混合液中不同比重成分（固相或液相）的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。



3、離心機(jī)的分類標(biāo)準(zhǔn)
按照用途分類：可分為分析式離心機(jī)和制備式離心機(jī)。
按轉(zhuǎn)速可劃分為：
 低速離心機(jī)：80000r／min；

按結(jié)構(gòu)分類：
  一般高速和低速離心機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分類，品種繁多，各廠家命名也無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
可分為臺(tái)式離心機(jī)、多管微量臺(tái)式離心機(jī)、細(xì)胞涂片離心機(jī)、臺(tái)式血液洗滌離心機(jī)、高速冷凍離心機(jī)、大容量低速冷凍離心機(jī)、低速冷凍離心機(jī)、落地式高速冷凍離心機(jī)、臺(tái)式低速自動(dòng)平衡離心機(jī)等。另外國(guó)外還有三聯(lián)式（五聯(lián)式）高速冷凍離心機(jī)，專作連續(xù)離心用。

按體積一般可分為：落地式離心機(jī)(也叫立式離心機(jī))，臺(tái)式離心機(jī)(也叫桌面式離心機(jī))和迷你（掌上）離心機(jī)。

按容量有分為：大容量離心機(jī)、超大容量離心機(jī)、小容量離心機(jī)、微量離心機(jī)。落地式的處理容量大體積大，迷你離心機(jī)處理容量小體積小。
可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)需要，選擇不同容量、不同轉(zhuǎn)速、不同溫度控制的離心機(jī)。


4、離心機(jī)的幾種轉(zhuǎn)頭(轉(zhuǎn)子)
轉(zhuǎn)頭（轉(zhuǎn)子）是離心機(jī)的主要配件。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，可以將離心機(jī)分為主機(jī)和可拆卸的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)頭）兩部分，一個(gè)多功能主機(jī)通�？梢耘涠鄠�(gè)轉(zhuǎn)子，靠不同型號(hào)的轉(zhuǎn)子來(lái)滿足不同的需要來(lái)實(shí)現(xiàn)其“多功能”的,這樣可以有效的降低采購(gòu)成本。
*常用的轉(zhuǎn)子包括固定角轉(zhuǎn)子和水平轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子選配越齊當(dāng)然功能越全，所以選擇轉(zhuǎn)子通常根據(jù)常用樣品的容量及離心的條件選擇，通常水平轉(zhuǎn)頭和角轉(zhuǎn)頭各一個(gè)，大容量(相對(duì)較低速)的轉(zhuǎn)子和小容量高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子各一個(gè)，再根據(jù)工作中的不同需要選擇其他轉(zhuǎn)子。
（1）角式轉(zhuǎn)頭：角式轉(zhuǎn)頭是指離心管腔與轉(zhuǎn)軸成一定傾角的轉(zhuǎn)頭。
它是由一塊完整的金屬制成的，其上有4～12個(gè)裝離心管用的機(jī)制孔穴，即離心管腔，孔穴的中心軸與旋轉(zhuǎn)軸之間的角度在20～40度之間，角度越大沉降越結(jié)實(shí)，分離效果越好。
這種轉(zhuǎn)頭的優(yōu)點(diǎn)是具有較大的容量，且重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，壽命較長(zhǎng)，顆粒在沉降時(shí)先沿離心力方向撞向離心管，然后再沿管壁滑向管底，因此管的一側(cè)就會(huì)出現(xiàn)顆粒沉積，此現(xiàn)象稱為“壁效應(yīng)”，壁效應(yīng)容易使沉降顆粒受突然變速所產(chǎn)生的對(duì)流擾亂，影響分離效果。
角轉(zhuǎn)子中的離心管能夠保持固定的角度離心，可以使用較高的轉(zhuǎn)速，離心后沉淀位于管底的斜面。
  角轉(zhuǎn)子配的蓋子有助于減少摩擦、降低噪音和防止意外，使用角轉(zhuǎn)子一定要蓋蓋，如未蓋離心腔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的渦流阻力和摩擦升溫，這等于給離心機(jī)的電機(jī)和制冷機(jī)增加了額外負(fù)擔(dān)，影響離心機(jī)的使用壽命。另外有一種氣密性轉(zhuǎn)子可以進(jìn)行氣密性離心，防止意外泄漏，對(duì)于改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境很重要。


⑵ 水平式轉(zhuǎn)頭：這種轉(zhuǎn)頭是由吊著的4或6個(gè)自由活動(dòng)的吊籃（離心套管）構(gòu)成。
當(dāng)轉(zhuǎn)頭靜止時(shí)，吊桶垂直懸掛，當(dāng)轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘200到800轉(zhuǎn)時(shí)，吊桶蕩至水平位置，這種轉(zhuǎn)頭*適合做密度梯度區(qū)帶離心，其優(yōu)點(diǎn)是梯度物質(zhì)可放在保持垂直的離心管中，離心時(shí)被分離的樣品帶垂直于離心管縱軸，而不像角式轉(zhuǎn)頭中樣品沉淀物的界面與離心管成一定角度，因而有利于離心結(jié)束后由管內(nèi)分層取出已分離的各樣品帶。其缺點(diǎn)是顆粒沉降距離長(zhǎng)，離心所需時(shí)間也長(zhǎng)。
  水平轉(zhuǎn)子配有4或6個(gè)吊籃，靜止時(shí)垂直掛在轉(zhuǎn)子上，吊籃有不同的適配器以滿足不同容量的離心管的需要。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)600rpm后離心管達(dá)到水平位置，樣品沉降方向是沿離心管軸向移動(dòng)，*后沉降在管底，便于收集。
因?yàn)椴蝗绻潭ń寝D(zhuǎn)子穩(wěn)固，水平吊籃*高轉(zhuǎn)速相比固定角轉(zhuǎn)子要低很多，限于低速離心的范圍。吊籃有不同的適配器，可以放置各種類型的離心管，甚至滿足平板離心的需要——例如一些品牌的大容量離心機(jī)可配多用途適配器，使得多個(gè)微孔板或者培養(yǎng)板、深孔板、PCR板、玻片盒、大規(guī)模核酸純化試劑盒的純化板、甚至細(xì)胞培養(yǎng)瓶的離心可以和大容量的離心瓶公用同一個(gè)水平轉(zhuǎn)子，有助于節(jié)約經(jīng)費(fèi)同時(shí)滿足多樣化的需求。所以說(shuō)選擇適配范圍越寬的轉(zhuǎn)子越好。
  水平轉(zhuǎn)子可以使離心沉淀在管底而非管壁的斜面上，但是水平轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速往往較同型號(hào)的固定轉(zhuǎn)子慢很多.


⑶ 區(qū)帶轉(zhuǎn)頭：區(qū)帶轉(zhuǎn)頭無(wú)離心管，主要由一個(gè)轉(zhuǎn)子桶和可旋開(kāi)的頂蓋組成。
轉(zhuǎn)子桶中裝有十字型隔板裝置，把桶內(nèi)分隔成四個(gè)或多個(gè)扇形小室，隔板內(nèi)有導(dǎo)管，梯度液或樣品液從轉(zhuǎn)頭中央的進(jìn)液管泵入，通過(guò)這些導(dǎo)管分布到轉(zhuǎn)子四周，轉(zhuǎn)頭內(nèi)的隔板可保持樣品帶和梯度介質(zhì)的穩(wěn)定。
沉降的樣品顆粒在區(qū)帶轉(zhuǎn)頭中的沉降情況不同于角式和外擺式轉(zhuǎn)頭，在徑向的散射離心力作用下，顆粒的沉降距離不變，因此區(qū)帶轉(zhuǎn)頭的“壁效應(yīng)”極小，可以避免區(qū)帶和沉降顆粒的紊亂，分離效果好，而且還有轉(zhuǎn)速高，容量大，回收梯度容易和不影響分辨率的優(yōu)點(diǎn)，使超離心用于制備和工業(yè)生產(chǎn)成為可能。
區(qū)帶轉(zhuǎn)頭的缺點(diǎn)是樣品和介質(zhì)直接接觸轉(zhuǎn)頭，耐腐蝕要求高，操作復(fù)雜。

⑷ 垂直轉(zhuǎn)頭：其離心管是垂直放置，樣品顆粒的沉降距離*短，離心所需時(shí)間也短，適合用于密度梯度區(qū)帶離心，離心結(jié)束后液面和樣品區(qū)帶要作九十度轉(zhuǎn)向，因而降速要慢。

⑸ 連續(xù)流動(dòng)轉(zhuǎn)頭：可用于大量培養(yǎng)液或提取液的濃縮與分離，轉(zhuǎn)頭與區(qū)帶轉(zhuǎn)頭類似，由轉(zhuǎn)子桶和有入口和出口的轉(zhuǎn)頭蓋及附屬裝置組成，離心時(shí)樣品液由入口連續(xù)流入轉(zhuǎn)頭，在離心力作用下，懸浮顆粒沉降于轉(zhuǎn)子桶壁，上清液由出口流出。
轉(zhuǎn)子的材質(zhì)也從重量輕、強(qiáng)度高、造價(jià)低的鋁合金不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了碳纖維轉(zhuǎn)子、塑料轉(zhuǎn)子等等超輕轉(zhuǎn)子，還有采用鋁合金模具壓成空心角轉(zhuǎn)從而有效減輕重量，從而減輕電機(jī)的負(fù)荷及增加樣品的容量。
現(xiàn)在的轉(zhuǎn)子和適配器、蓋子多數(shù)都可以直接高溫消毒，抗腐耐溫性也大大提高，可以滿足特殊的需要。不過(guò)轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生離心應(yīng)力，因而都有一定的使用極限，需要參照說(shuō)明書正確保管和使用。當(dāng)離心應(yīng)力超過(guò)一定的限度后，將引起轉(zhuǎn)頭過(guò)早損壞，甚至發(fā)生意外，所以我們要嚴(yán)格遵循廠家的說(shuō)明。



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