本文描述的離心機是（shì）一種高速旋轉機（jī）械，它是利用（yòng）離心力（lì），不同物質在離心場（chǎng）中沉澱速度的差（chà）異，對（duì）混合溶液進行快速分離（lí）的專門設備，是一種將裝有（yǒu）樣品（pǐn）溶液（yè）的離心管、瓶或袋韻（yùn）轉頭置於離心軸上，利用轉頭繞軸（zhóu）高速旋轉所產生的強大離（lí）心力，使樣品中不同性質顆粒相（xiàng）互分離的特殊裝置，可（kě）以實現樣（yàng）品的分析、分離。以（yǐ）下是離心機的技術、分（fèn）類和性能綜述。

一、簡介

離心機（jī）是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體與液體的混（hún）合物中各組分的機械。離心機主要用於將懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開（例如從牛奶中（zhōng）分（fèn）離出奶油）；它也可用（yòng）於排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩幹濕衣服；特殊的（de）超速管式分離機還可分離（lí）不同密度的氣體混合物（wù）；利用不同密度或粒度的固體（tǐ）顆粒在液體中沉降速度不（bú）同的（de）特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按（àn）密（mì）度（dù）或粒度進行分級。

結構主（zhǔ）要由電機驅（qū）動係統、製冷係統、機（jī）械係統、轉頭和係統控製等幾部分組成。

二、離心機的分類

離心機的式樣（yàng）和型號很多，有國產的和進口的，按用途可分為分析式離心機和製備式（shì）離心機；

按（àn）轉速可劃（huá）分為（wéi）：

普通離心機(低速)：<8000r／min；

高（gāo）速離心機：8000 ～30000r／rain；

超速離心機：30000 ～80000r／min；

超高速離心機：>80000r／min；

按結構分類：

一般高速（sù）和低速離心機根據結構（gòu）和功能進行分類，品種繁多（duō），各廠家命名也無（wú）統一標準。可分為台式離心機（jī）、多管微（wēi）量台式（shì）離心機、細（xì）胞塗片離心機、血液洗滌台式離心機、高速（sù）冷凍離（lí）心機、大容量低速冷凍離心機、低速冷凍離心機、台（tái）式高速冷凍離（lí）心機、台式（shì）低速自動平衡離心機等。另外國外還有三聯式（五聯式）高速冷（lěng）凍離心機，專作（zuò）連續離心用。

按體積和容量一般可分為：落地式（shì）離心機，台式離心機和迷你（掌上）離心機。落地（dì）式的處理容量大體積大，迷你離心機處理容量小體積小。

可以根據實驗目的和實驗需要，選擇不同容量、不同轉（zhuǎn）速、不同溫度控製的離心機。

三、轉頭

轉子是離心（xīn）機的主要配件。簡單（dān）的說，可以將離心機分為主（zhǔ）機和可拆卸的轉（zhuǎn）子（轉頭）兩（liǎng）部（bù）分，一個多功能主機通常可以配多個轉子，靠不同型號的轉子來滿足不同（tóng）的（de）需要（yào）來實現其“多功（gōng）能”的,這樣可以有（yǒu）效的降低采購成本，但是選購的時候需要注意（yì）選擇轉子拆裝方便的離心機，一般的離心機轉子與主軸直接配合，廠家為了降低噪音往往把主機和轉（zhuǎn）子的配合度做（zuò）得相當高（gāo），但這樣最大的弊端就是（shì）轉子容易與主軸咬（yǎo）死造成拆卸不方便，另（lìng）外，這種轉子與電機的配合方式還（hái）存在很強的方（fāng）向性，當轉（zhuǎn）子方向與（yǔ）電機主（zhǔ）軸配（pèi）合發生偏（piān）移時會造成（chéng）較大的噪音影響整機的使用壽命，嚴重的話（huà）將（jiāng）會造成主軸斷（duàn）裂，轉子爆炸（zhà）。最常用的轉子包括固定角轉子（zǐ）和水平轉子。轉子越齊當然功能越全，所以選擇轉子通常（cháng）根據常用樣品的容量及離心的條件選擇，通常水平轉頭和（hé）角轉頭（tóu）各一個，大容量(相（xiàng）對較低速)的轉子和小容量高轉（zhuǎn）速的轉子各一個（gè），再根（gēn）據（jù）工作中的不同需要選擇其他轉子（zǐ）。

⑴ 角式轉頭：角式轉頭是指離心管腔與轉軸成（chéng）一定傾角的轉頭。它是由一塊完整的金屬製成的，其上（shàng）有4～12個裝離心管用（yòng）的機製孔穴，即離心管腔，孔穴的中心軸與旋轉軸之間的角（jiǎo）度在20～40度之間，角度越大沉（chén）降越結（jié）實，分離效果（guǒ）越好。這種轉頭的（de）優（yōu）點是具有較大的容量，且重心低，運轉平衡，壽命（mìng）較長，顆粒在（zài）沉降時先沿離心力方向撞向離（lí）心管，然（rán）後再（zài）沿管壁滑向管底，因（yīn）此管的一側就會（huì）出現顆粒沉積，此現（xiàn）象（xiàng）稱為“壁效應”，壁效應容易使沉降顆粒受突然變速所產生的對流擾亂，影響分離效果。

角（jiǎo）轉子中的離心管（guǎn）能（néng）夠保持固定（dìng）的角度離心，可以使（shǐ）用較高的轉速，離（lí）心後（hòu）沉澱（diàn）位於（yú）管底的斜麵。較大（dà）容量（liàng）的轉子通常可以配不同（tóng）的“適配器”來“固定”小容量的樣品管（guǎn），例如6 x 85ml的轉子每孔可以放置85ml的離心管，也可以放50ml或者15—20ml的離心管，實現（xiàn）一物（wù）多用；但是由於重量的負擔，大（dà）容量轉子的最高轉速相對小的要低一些，因而還要考慮最高離心力是否能滿足實驗要求（qiú）。最高轉速的（de）轉頭通常是適配2ml離心管的轉子，有時一（yī）個（gè）轉子（zǐ）的（de）價（jià）格就幾乎可以買多一個（gè）小離心（xīn）機，可以另外（wài）購（gòu）置小型（xíng）台式高速離心機（jī），這樣（yàng）還可以減少昂（áng）貴設備的（de）損耗。有的小型台式的高速離心機也提供大小不同的固定角（jiǎo）轉子（分別配合0.5ml和2ml/1.5ml離心指管，其實，除非是經常固定使用0.5ml離心管且每次離心的樣品量（liàng）比較大，一（yī）般選擇一個2ml/1.5ml轉子，配合適配器（有適合0.2ml、0.4ml、0.5ml管的適配器）就可以滿足需要。如果常用PCR條管的還要考慮配一個8聯（lián）管的轉子比較方便。

角（jiǎo）轉子配的蓋子有助於減少摩擦（cā）、降低噪音和防止意外，使用角轉子一（yī）定要蓋蓋，如未蓋（gài）離心腔內會產生很大的渦流阻力和摩擦升溫（wēn），這等於給離心機的電機和製冷機增加了額（é）外負擔，影響離心機的使用壽命。另外有（yǒu）一種氣密性轉子可以進行氣密性（xìng）離心，防止意外泄漏（lòu），對（duì）於改善實（shí）驗環境很（hěn）重要。

⑵ 水平式（shì）轉頭：這種轉頭是由吊著的4或6個自由活動的吊籃（lán）（離心（xīn）套管）構成。當轉頭靜止時，吊桶垂直懸掛，當轉頭轉速達（dá）到（dào）每分鍾200到800轉時，吊桶（tǒng）蕩至水平位置，這種轉頭最適合做密度梯度區帶（dài）離心，其優點是梯（tī）度物（wù）質可（kě）放在保持（chí）垂直的離心管（guǎn）中，離心時被分離的樣品帶垂直於離心管縱軸，而不像角式轉頭（tóu）中樣品沉澱物的界（jiè）麵與離心管成一定角度，因而有利於離心（xīn）結束（shù）後由管內分層取出已分離的各樣品（pǐn）帶。其缺點是顆粒沉（chén）降距離長，離心所需時間也長。

水平轉子配有4或6個吊籃，靜止時垂直掛在轉（zhuǎn）子上，吊籃有不同的適（shì）配器以滿足不同容量的離心管的需要。當轉子轉速超過600rpm後離心管達（dá）到水平位置，樣品沉降方向是沿離心管軸向移動，最後沉降在管底，便於收集。因為（wéi）不如固定角轉子穩固，水平吊籃最高轉（zhuǎn）速相比（bǐ）固定（dìng）角轉子要低很多，限於低速離心的（de）範圍。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（dà）容量離心機可配多用途適配器，使得多個微孔板或者培養板、深（shēn）孔板（bǎn）、PCR板、玻片盒、大規模（mó）核酸純化試劑盒的純化板、甚至細（xì）胞培養瓶的離心可以和大（dà）容量的離心瓶公（gōng）用同一個水平轉子，有助於節約經費同時滿足多樣化的需（xū）求。所以說選擇適配範圍越（yuè）寬的轉子越好（hǎo）。

水平轉子可以使離心沉澱在管底而非管壁的斜（xié）麵上，但是水平轉子的轉速往往較同型號的（de）固定轉子慢很多——有時無法滿足高速離心的需要，對於要（yào）求高速但是又要求沉澱在（zài）管底的微量樣品就可以選擇（zé）鼓型（xíng）轉子，離（lí）心指管水平固定在這種（zhǒng）外型（xíng）不甚美觀的“圓餅幹盒子”裏麵的支架（jià）上，可以以相對較高的速度離心（14000rmp）又保證沉澱（diàn）聚集在管底。

⑶ 區帶轉頭：區（qū）帶轉頭無離心管，主要由一個轉子桶（tǒng）和可旋開的頂蓋組成，轉子桶中（zhōng）裝有十字型隔板裝置，把桶內分隔成四個或多個扇（shàn）形小室，隔板內有導管（guǎn），梯度液或樣品液從轉頭中央的進液管（guǎn）泵入，通過（guò）這些導管分布到（dào）轉子四周，轉頭內的隔板可保持樣品帶和梯度介質的（de）穩定。沉降的樣品顆粒在區（qū）帶轉頭中的沉降情況不同於角式和外擺式轉頭，在徑向的散射離心力作用下，顆粒的（de）沉降距離不變，因此區帶轉頭的“壁（bì）效應”極小，可以避免區帶和沉降顆粒的紊亂，分離效果好，而且還有轉速高，容（róng）量大，回收梯度容易和不影（yǐng）響分辨率的優點，使超離心用（yòng）於（yú）製（zhì）備和工業生產成為可能。區帶（dài）轉頭的缺點是（shì）樣品和介質（zhì）直接接觸轉頭，耐腐蝕要（yào）求高，操作複雜。

⑷ 垂直轉頭：其離心管是垂直放置，樣品顆粒的沉降距離最短，離心所需時（shí）間也（yě）短，適（shì）合用於密度梯度區帶離（lí）心，離心（xīn）結束後液麵和樣（yàng）品區帶要作九十度轉向，因而降（jiàng）速（sù）要慢。

⑸ 連續流動轉頭：可用於大量培養液或提取（qǔ）液（yè）的濃（nóng）縮（suō）與分離，轉頭與區帶轉頭類似，由轉子桶和有（yǒu）入口和出口（kǒu）的轉頭蓋及附屬裝置組成，離心時樣品液由入口連續流入轉頭，在離心力作用下，懸浮顆（kē）粒沉降於轉子桶壁，上清液由（yóu）出口流出。

越來越多新（xīn）型轉子應新的需要而誕生。轉子的材質（zhì）也從重量輕、強度高、造價低的（de）鋁合金不斷創新，出現了（le）碳（tàn）纖維轉子、塑料轉（zhuǎn）子等等超輕轉子，還有采用鋁合金模具壓成空心角轉從（cóng）而有效減輕重量（liàng），從而減輕電機的（de）負荷及增加樣品（pǐn）的容量。現在的轉子和適配器、蓋子（zǐ）多數都可以直接高溫消毒，抗腐耐溫性也大大提高（gāo），可以滿足特殊的需要。不過轉子在高速（sù）運轉時，內部會產生離心應力，因而都有一定（dìng）的使用極限，需要（yào）參照說明書正確保管和使（shǐ）用。當離心（xīn）應（yīng）力超過一定的限度後，將引起轉頭過（guò）早損壞，甚至發生意外，應嚴格遵循廠家的說明。

四（sì）、離（lí）心（xīn）管和離心瓶的選擇

離心（xīn）管主要用玻（bō）璃、塑（sù）料和不鏽鋼製成（chéng），塑料離心管常用材料有聚（jù）乙烯（PE），聚碳酸酯（PC），聚（jù）丙烯（PP）等，其中PP管性能較好。塑（sù）料離（lí）心（xīn）管的優點是透明（或（huò）半透（tòu）明），硬（yìng）度小，可用穿刺法取出梯度。缺點是易變形，抗（kàng）有機溶劑腐蝕性（xìng）差，使用壽命短（duǎn）。

不鏽鋼管強度大，不變形，能抗熱，抗凍，抗化學腐蝕。但用時（shí）也應避免接觸強腐蝕（shí）性的化學藥品，如強酸、強堿等。

塑料離心管都有管蓋，離（lí）心前管蓋必須（xū）蓋嚴（yán），倒置（zhì）不漏液。管蓋有三種作用：①防止樣品外泄。用於有放射性或強腐蝕性的樣品時（shí），這點尤其重要。②防止樣（yàng）品揮發。③支持離心管，防止（zhǐ）離心管變（biàn）形。使（shǐ）用玻璃管時（shí）離心力不宜（yí）過大,需要墊橡膠墊,防止（zhǐ）管子破碎（suì）,高（gāo）速離心（xīn）機一般不選（xuǎn）用玻璃管.

離心管(瓶（píng）)的材料、物理特性和化學穩定性見下表：

離心管材料

PP（聚丙烯Polypropylene）：半（bàn）透（tòu）明，化學及溫度穩定性較好，但是（shì）在低溫下會變脆，所以在離（lí）心（xīn）時不要在（zài）4℃以下。

PC (聚碳酸酯Polycarbonate)：透明度較好，硬度大，可以高溫消毒，但不耐強酸強堿以及一些有機（jī）溶劑如酒精之類。主要用於5萬轉以上的超高速離心。

PE（聚（jù）乙烯Polyethylene）：不透明。和丙酮、醋酸、鹽酸等不反應，較為穩定，高溫下容易變軟。

PA（聚酰胺Polyallomer）：這（zhè）種材質是PP和PE材質的聚合物，半透明，化學性質（zhì）非常穩定，但不耐高溫。

PS（聚苯乙烯）：透明，硬度大，對（duì）大（dà）多數的水溶液穩定（dìng），但是會被多種有機物腐蝕，多用（yòng）於低速離心，而（ér）且一般是一次性使用。

PF（聚氟）：半透明，可以低溫使用，如果是-100℃～-140℃下的實驗環境，就可以用這種材質的離心管。

CAB（醋酸丁酯纖維素Cellulose）：透明，可用於較稀的酸、堿、鹽，以（yǐ）及酒精、蔗糖的梯度測定。

控製係（xì）統

離心機都采用了（le）微電腦控製（zhì）係統（tǒng），這些控製（zhì）係統不但能確保（bǎo）離心機安全的運行（háng）還能自動完成工作任務。現在很多離心機都有較好的人性化的控製係統．比如：轉子識別功能，安全鎖功能，故障提示功能，加速和減速曲線等等。

除以上（shàng）幾點（diǎn）之外還要注意一些細節和必要的（de）配件（jiàn）。離心機（jī）的主要部件是電機，電機分（fèn）為帶碳刷電機（jī）和無碳刷（shuā）電機，前者已（yǐ）經淘汰，現在的離心機（jī）都是無碳刷電機，有的電機還帶有刹車功能。冷凍離心機在製冷方（fāng）麵也有區別，現在（zài）環保的技術當然是無氟製冷。除此（cǐ）之外還（hái）要考慮噪音問題，盡量選擇噪音較小的離（lí）心機，這樣能保持舒適的實驗環境。在配件方麵也要謹慎，有些（xiē）實驗要用特殊的離心機（jī），冷凍離心機都有額定的（de）溫度範圍。離（lí）心機（jī）在高速運轉的時候所產生熱量和離（lí）心機的製冷係統平衡在一（yī）定溫度(一般冷凍離（lí）心的樣品需要保持在3℃一8℃)，具體能達到多少也和轉子有關，如一個離心機的額（é）定溫度範圍為-10℃～60℃，裝上水（shuǐ）平轉子在旋轉的時（shí）候可以達到3"C左右，如果是角（jiǎo）轉子可能隻到7℃左右．這一點也要詳細谘詢產品銷售人員和生產廠的（de）有關（guān）技術人員。

六.離心機使用的不鏽鋼

304（0Cr18Ni9Ti）是一種（zhǒng）通用性的不鏽（xiù）鋼，它廣泛地用於製作要求良好綜合性能（néng）（耐腐（fǔ）蝕和成型性）的設備和機件。

301（1Cr17Ni7）不鏽鋼在形變時呈現出明顯的加工硬化現（xiàn）象，被用（yòng）於要求較高強度的各種場合。

302不鏽鋼實質上就是含碳量更高的304不鏽鋼的變種，通過冷軋可使其獲（huò）得較高的強度。

302B是（shì）一種含矽量較高的不鏽鋼，它具有較高的抗高溫氧（yǎng）化性能（néng）。

303和303Se是分別含有硫（liú）和硒的易切削不鏽鋼，用於主要要求易切削和表而光浩度高的場合。303Se不鏽鋼也用於製作需要熱鐓的機件，因（yīn）為在這類條件下，這種不鏽鋼具有良好的可熱加工性。

304L（0Cr19Ni10）是碳含量較低的304不鏽鋼的變（biàn）種，用（yòng）於需要焊接的場合。較低的碳含量使得在*近焊縫（féng）的熱影響區中所析出的（de）碳化物減至最少，而碳化物的析出可能導致不鏽鋼在某些環境中（zhōng）產生晶間腐蝕（焊接侵蝕（shí））。

304N是一種含氮的不鏽鋼，加（jiā）氮是為了提（tí）高（gāo）鋼的強度。

305和384不鏽（xiù）鋼含有較高的鎳（niè），其加工硬化率低，適用於對冷成型性要求高的各種（zhǒng）場合。

308不鏽鋼（gāng）用於（yú）製作焊條。

309、310、314及330不鏽鋼的（de）鎳、鉻含量都比較高，為的是提高（gāo）鋼在高溫（wēn）下的抗氧化性能和蠕變強度。而30S5和310S乃是309和310不鏽鋼的變種，所不（bú）同者隻是碳含量較低，為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少。330不鏽鋼有著特別高（gāo）的抗滲碳能力和抗熱震性．

316（0Cr17Ni12Mo2）和317型不（bú）鏽鋼含有鋁，因而在海洋和（hé）化學工業環境中的抗點腐蝕能力大大地（dì）優於304不鏽鋼。其中（zhōng），316型不鏽鋼由變種包括低碳不鏽鋼316L（0Cr17Ni14Mo2）、含氮的高強（qiáng）度不（bú）鏽鋼316N以及合（hé）硫量較高的易切（qiē）削不鏽鋼316F。

321（0Cr18Ni11Ti）、347（0Cr18Ni11Nb）及（jí）348是分別（bié）以鈦，铌加鉭、铌穩（wěn）定化的不（bú）鏽（xiù）鋼，適宜作高（gāo）溫下使用的焊接構件。348是（shì）一種適用於（yú）核動力工業的（de）不鏽（xiù）鋼（gāng），對鉭和鑽的合量有著（zhe）一定的限製。

不同元素對鋼材性（xìng）能的影響

（1）碳；含碳量越（yuè）高，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性（xìng）就（jiù）越差．

（2）硫；是鋼中的有害雜（zá）物（wù），含硫較（jiào）高（gāo）的（de）鋼在高溫（wēn）進行壓（yā）力加工時，容易脆裂，通常叫作熱脆性．

（3）磷；能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴重，這種現象叫作冷脆性．在優質鋼（gāng）中，硫和磷要嚴格控（kòng）製．但從另方麵看，在（zài）低碳鋼中含有較高的硫和磷，能（néng）使其切削易斷，對改善鋼的可切削性是有利的．

（4）錳；能（néng）提高鋼的強（qiáng）度，能消弱和消除（chú）硫的不（bú）良影響，並（bìng）能提高鋼的淬透性，含錳量（liàng）很高的高合（hé）金鋼（高錳鋼）具有良好的耐（nài）磨性和其它（tā）的物理性能．

（5）矽；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電工用的鋼（gāng）中含有一定量的矽，能改善軟磁性能

（6）鎢；能提高（gāo）鋼的紅硬性和熱強（qiáng）性，並能提高鋼的耐磨性．

（7）鉻；能提高鋼的淬透性和（hé）耐磨性，能改善鋼的抗腐（fǔ）蝕（shí）能力和（hé）抗氧化作用．

（8）釩；能細化（huà）鋼的晶粒組織，提高鋼的強度，韌性和耐磨性．當它（tā）在高溫熔入奧氏（shì）體時，可增加（jiā）鋼的淬透性（xìng）；反之，當它在碳化物形態存在（zài）時，就會降低（dī）它的淬透性．

（9）鉬；可明顯的提高鋼的淬透性（xìng）和熱強性，防止回火脆性，提高剩（shèng）磁和嬌頑力．

（10）鈦；能細化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強度和韌性．在（zài）不鏽鋼中，鈦能消（xiāo）除或減輕鋼的晶間腐蝕現象（xiàng）．

（11）鎳；能提高鋼的強（qiáng）度和韌性，提高淬（cuì）透性．含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕（shí）能力（lì）．

（12）硼；當鋼中含有微量的（de）（0.001－0.005％）硼時，鋼的淬透性可以成倍（bèi）的提高．

（13）鋁；能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效．提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強度（dù）等．

（14）銅；它的突（tū）出（chū）作用是改善普通低合金鋼的抗大氣（qì）腐蝕性能，特別是和磷配合使（shǐ）用時（shí）更為明顯．