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离心机分类及主要部件详解 核心提示：离心机可分为工业用离心机和实验用离心机，实验用离心机又分为制备性离心机和分 析性离心机，分析性离心机都是超速离心机。 离心机可分为工业用离心机和实验用离心机。实验用离心机又分为制备性离心机和分析性离 心机，制备性离心机主要用于分离各种生物材料，每次分离的样品容量比较大，分析性离心机一 般都带有光学系统，主要用于研究纯的生物大分子和颗粒的理化性质，依据待测物质在离心场中 的行为(用离心机中的光学系统连续监测) ，能推断物质的纯度、形状和分子量等。分析性离心机 都是超速离心机。 1.制备性离心机可分为三类： ⑴普通离心机：最大转速 6000rpm 左右，最大相对离心力近 6000 ×g，容量为几十毫升至几 升，分离形式是固液沉降分离，转子有角式和外摆式，其转速不能严格控制，通常不带冷冻系统， 于室温下操作，用于收集易沉降的大颗粒物质，如红血球、酵母细胞等。这种离心机多用交流整 流子电动机驱动，电机的碳刷易磨损，转速是用电压调压器调节，起动电流大，速度升降不均匀， 一般转头是置于一个硬质钢轴上，因此精确地平衡离心管及内容物就极为重要，否则会损坏离心 机。 ⑵高速冷冻离心机：最大转速为 20000～25000rpm(r/min) ，最大相对离心力为 89000 ×g，最 大容量可达 3 升，分离形式也是固液沉降分离，转头配有各种角式转头、荡平式转头、区带转头、 垂直转头和大容量连续流动式转头、一般都有制冷系统，以消除高速旋转转头与空气之间摩擦而 产生的热量，离心室的温度可以调节和维持在 0～40C ，转速、温度和时间都可以严格准确地控制， 并有指针或数字显示，通常用于微生物菌体、细胞碎片、大细胞器、硫铵沉淀和免疫沉淀物等的 分离纯化工作，但不能有效地沉降病毒、小细胞器(如核蛋白体)或单个分子。 ⑶超速离心机：转速可达 50000～80000rpm，相对离心力最大可达 510000 ×g，最著名的生产 厂商有美国的贝克曼公司和日本的日立公司等，离心容量由几十毫升至 2 升，分离的形式是差速 沉降分离和密度梯度区带分离，离心管平衡允许的误差要小于 0.1 克。超速离心机的出现，使生 物科学的研究领域有了新的扩展，它能使过去仅仅在电子显微镜观察到的亚细胞器得到分级分离， 还可以分离病毒、核酸、蛋白质和多糖等。 超速离心机主要由驱动和速度控制、温度控制、真空系统和转头四部分组成。超速离心机的 驱动装置是由水冷或风冷电动机通过精密齿轮箱或皮带变速，或直接用变频感应电机驱动，并由 微机进行控制，由于驱动轴的直径较细，因而在旋转时此细轴可有一定的弹性弯曲，以适应转头 轻度的不平衡，而不致于引起震动或转轴损伤，除速度控制系统外，还有一个过速保护系统，以 防止转速超过转头最大规定转速而引起转头的撕裂或爆炸，为此，离心腔用能承受此种爆炸的装 甲钢板密闭。 温度控制是由安装在转头下面的红外线射量感受器直接并连续监测离心腔的温度，以保证更 准确更灵敏的温度调控，这种红外线温控比高速离心机的热电偶控制装置更敏感，更准确。 超速离心机装有真空系统，这是它与高速离心机的主要区别。离心机的速度在 2000rpm 以下 时，空气与旋转转头之间的磨擦只产生少量的热，速度超过 20000rpm 时，由磨擦产生的热量显著 增大，当速度在 40000rpm 以上时，由磨擦产生的热量就成为严重问题，为此，将离心腔密封，并 由机械泵和扩散泵串联工作的真空泵系统抽成真空，温度的变化容易控制，磨擦力很小，这样才 能达到所需的超高转速。 2.转头： ⑴角式转头：角式转头是指离心管腔与转轴成一定倾角的转头。它是由一块完整的金属制成 的，其上有 4～12 个装离心管用的机制孔穴，即离心管腔，孔穴的中心轴与旋转轴之间的角度在 20～40 度之间，角度越大沉降越结实，分离效果越好。这种转头的优点是具有较大的容量，且重 心低，运转平衡，寿命较长，颗粒在沉降时先沿离心力方向撞向离心管，然后再沿管壁滑向管底， 因此管的一侧就会出现颗粒沉积，此现象称为“壁效应”，壁效应容易使沉降颗粒受突然变速所产 生的对流扰乱，影响分离效果。 ⑵水平式转头：这种转头是由吊着的 4 或 6 个自由活动的吊桶(离心套管)构成。当转头静止 时，吊桶垂直悬挂，当转头转速达到每分钟 200 到 800 转时，吊桶荡至水平位置，这种转头最适 合做密度梯度区带离心，其优点是梯度物质可放在保持垂直的离心管中，离心时被分离的样品带 垂直于离心管纵轴，而不像角式转头