科晶*速離心機(jī)的工作原理

離心原理   當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。微粒在重力場(chǎng)下移   動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)，并且又與重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過(guò)程。   此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無(wú)條件的的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對(duì)的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微粒克服擴(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。   離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。離心力(F)的大小取決于離心轉(zhuǎn)頭的角速度(ω，r/min)和物質(zhì)顆粒距離心軸的距離(r，cm)。它們的關(guān)系是：F＝ω2R   為方便起見(jiàn)，F(xiàn)常用相對(duì)離心力也就是地心引力的倍數(shù)表示。即把F值除以重力加速度g (約等于9.8m/s2.)得到離心力是重力的多少倍，稱作多少個(gè)g。例如離心機(jī)轉(zhuǎn)頭平均半徑是6cm，當(dāng)轉(zhuǎn)速是60 000r/min時(shí)，離心力是240 000×g，表示此時(shí)作用在被離心物質(zhì)上的離心力是日常地心引力的24萬(wàn)倍。   因此，轉(zhuǎn)速r/min和離心力g值之間并不是成正比關(guān)系，還和半徑有關(guān)。同樣的轉(zhuǎn)速，半徑大一倍，離心力(g值)也大一倍。轉(zhuǎn)速(r/min)和離心力(g值)之間的關(guān)系可用下式換算：   RCF=F離心力／F重力=mω2r/mg= ω2r/g = (2πr/r×rpm)2r/g（注意單位統(tǒng)一換算為標(biāo)準(zhǔn)單位）  式中：r為半徑(cm)，g為離心力(g值)    *速離心機(jī)：轉(zhuǎn)速可達(dá)50000～80000 rpm，相對(duì)離心力較為大可達(dá)510000×g，較為的生產(chǎn)廠商有美國(guó)的貝克曼公司和日本的日立公司等，離心容量由幾十毫升至2升，分離的形式是差速沉降分離和密度梯度區(qū)帶分離，離心管平衡允許的誤差要小于0.1克。*速離心機(jī)的出現(xiàn)，使生物科學(xué)的研究領(lǐng)域有了新的擴(kuò)展，它能使過(guò)去僅僅在電子顯微鏡觀察到的亞細(xì)胞器得到分級(jí)分離，還可以分離病毒、核酸、蛋白質(zhì)和多糖等。

    *速離心機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)和速度控制、溫度控制、真空系統(tǒng)和轉(zhuǎn)頭四部分組成。*速離心機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置是由水冷或風(fēng)冷電動(dòng)機(jī)通過(guò)精密齒輪箱或皮帶變速，或直接用變頻感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并由微機(jī)進(jìn)行控制，由于驅(qū)動(dòng)軸的直徑較細(xì)，因而在旋轉(zhuǎn)時(shí)此細(xì)軸可有一定的彈性彎曲，以適應(yīng)轉(zhuǎn)頭輕度的不平衡，而不致于引起震動(dòng)或轉(zhuǎn)軸損傷，除速度控制系統(tǒng)外，還有一個(gè)過(guò)速保護(hù)系統(tǒng)，以防止轉(zhuǎn)速*過(guò)轉(zhuǎn)頭較為大規(guī)定轉(zhuǎn)速而引起轉(zhuǎn)頭的撕裂或爆炸，為此，離心腔用能承受此種爆炸的裝甲鋼板密閉。
    溫度控制是由安裝在轉(zhuǎn)頭下面的紅外線射量感受器直接并連續(xù)監(jiān)測(cè)離心腔的溫度，以保證更準(zhǔn)確更靈敏的溫度調(diào)控，這種紅外線溫控比高速離心機(jī)的熱電偶控制裝置更敏感，更準(zhǔn)確。
*速離心機(jī)裝有真空系統(tǒng)，這是它與高速離心機(jī)的主要區(qū)別。離心機(jī)的速度在2000 rpm以下時(shí)，空氣與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頭之間的磨擦只產(chǎn)生少量的熱，速度*過(guò)20000 rpm時(shí)，由磨擦產(chǎn)生的熱量顯著增大，當(dāng)速度在40000 rpm以上時(shí)，由磨擦產(chǎn)生的熱量就成為嚴(yán)重問(wèn)題，為此，將離心腔密封，并由機(jī)械泵和擴(kuò)散泵串聯(lián)工作的真空泵系統(tǒng)抽成真空，溫度的變化容易控制，磨擦力很小，這樣才能達(dá)到所需的*高轉(zhuǎn)速。

以上技術(shù)文章是上海旦鼎貿(mào)易有限公司提供。