什么是离心机？离心机的原理及转子的选择

什么是离心机？离心机的原理及转子的选择

离心机是一种利用离心力根据样品密度差异进行物质分离的装置，在生物、化学等领域的实验室中广泛应用。本文将详细介绍离心机的基本原理、不同类型及其转子的选择，并强调安全使用注意事项。

离心机的基本知识

如上所述，离心机是一种利用离心力根据样品的密度差异来分离样品的装置。那么什么是离心力呢？

如果你把一个桶装满水，然后把它倒过来，桶里的水就会溢出来。但是当你抓起一个桶并用力摆动它时会怎么样呢？

这时，一个叫做离心力的力作用在桶和水上，让里面的水旋转而不会溢出。这样，旋转的物体就会受到一种向外的力，称为离心力。

例如，在田径运动中的链球比赛中，边旋转边投掷会产生离心力，从而增加球的投掷距离。当您驾驶汽车接近弯道时，您会感觉到由于离心力而有一股力将您向外拉。离心力还用于蔬菜沥干机和洗衣机的脱水过程，以及黄油和鲜奶油的制造过程。

什么是离心加速度？

即使在我们周围的地方也能感受到离心力，这种以加速度形式表示的离心力的大小称为离心加速度，写作“G”，表达如下：

当使用离心机进行实验时，该离心加速度是必要的值。如果您觉得计算有困难，请使用离心加速度G转换模拟器，它可以让您轻松计算离心加速度G。

什么是离心？

那么为什么可以利用离心力来分离物体呢？例如，您见过沙拉酱中油和水分离的情况吗？这是因为油比水轻，并且由于比重的差异而在重力作用下分成两层。通过使用离心机，我们可以施加大于重力的离心力，从而使我们能够快速分离原本难以分离或需要时间才能分离的物质。

离心机类型

离心机有两种类型：工业离心机和实验离心机。

工业离心机

工业离心机主要可分为离心沉降机和离心过滤机两种。

• 离心沉降机：旋转体没有过滤器或液体通过孔的离心机。通过将悬浮物移至外部或内部来分离悬浮物。主要设备类型有圆筒式（Sharpless型）、分离板式（Draval型）、卧螺式等，并有多种产品可供选择，以适应不同的用途和行业。

• 离心过滤器：旋转体壁上附有过滤材料（布、金属过滤器），沉淀物停留在转篮内并被过滤材料分离。

实验室离心机

我们将简要介绍每种产品及其类型。

• 快速冷却型：一般来讲，最高转速约为15,000转/分钟的离心机称为高速离心机。高速离心机设有冷却功能，防止样品因高速旋转产生的摩擦热而温度升高。

• 低速型：这是一台转速约为3,000rpm至5,000rpm的离心机。适用于使用较大颗粒（真空采血管等）的离心和样品的旋转沉降。

• 多层搁板型：摆动转子允许对多个管和板进行离心。许多离心机也可以通过更换转子来使用角转子进行离心。

• 恒温型：该离心机具有恒温功能。恒温离心机还用于将基因转移到造血干细胞等应用。

• 小型：这是一种紧凑型离心机，可以在您的办公桌上轻松进行离心操作。许多都是无线的，因此易于携带。

关于转子类型

离心机有一个称为转子的旋转体。样品采集方法、容量和转速因转子而异，必须根据目的进行选择。

连续转子

该转子允许样品直接流入转子并分离成上清液和沉淀物。由于它可以减少大量离心所涉及的时间和劳动力，因此被用于疫苗生产、兽药研发以及工业生产现场。

角转子（定角转子）

管子可以放置在有孔的固定角落并以高转速离心。

• 具有能够在更高的转速下施加更大的离心力
• 能够在更短的时间内进行分离的优点。

摆动转子

通过摆动桶部分，可以将沉淀物收集在管的底部。

• 可同时离心大量试管
• 即使在减速过程中，重力也始终作用于底部，从而防止离心机停止时样品飞起。
• 沉积物集中在一处，具有易于收集沉积物的优点。

为了安全使用

使用离心机时，转子最外侧部分的速度为：

• 角旋翼 (NA-7) 867km/h 与大型喷气机相当
• 旋翼旋翼 (TS-7) 290km/h 与新干线相当

它以相当快的速度旋转。使用不当或未检查安全性是极其危险的，可能会导致事故。使用离心机进行实验时一定要密切注意以下几点。

1. 开始离心前检查以下项目。

• 转子是否有损伤、变形、腐蚀等情况？
• 转子和离心室内是否有异物？
• 转子安装是否牢固？

否则可能会导致事故或故障。

2. 平衡离心样品并将样品安装在相对于转子旋转轴对称的位置。

为防止不平衡，请将管对角放置，如果没有等量的样品，请使用假管来平衡样品。

3. 检查离心管的以下各项。

• 尺寸是否合适（太大或太小均不可接受）
• 您使用的孔形状和管子是否正确？
• 是否有划痕或变形？
• 是否保持允许转速？

否则可能会损坏管子或导致事故。