本文描述的離心機是一種高速旋轉機械，它是利（lì）用離心（xīn）力，不同物質在離心場中沉澱速度（dù）的差異，對混合溶液進行快速分離的專門設（shè）備，是一種將（jiāng）裝有樣品（pǐn）溶液的離心管、瓶或袋韻轉頭（tóu）置於離（lí）心軸上，利（lì）用轉頭繞軸高速（sù）旋轉所產生的強大離心力，使（shǐ）樣品中（zhōng）不同性質（zhì）顆粒（lì）相互分（fèn）離的特殊裝置，可以實現樣（yàng）品的（de）分析、分離（lí）。以下是離心（xīn）機的技術、分類和性能（néng）綜述。

一、簡介

離心機是（shì）利用離心力，分離液體與固體（tǐ）顆粒或液體與液（yè）體的混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（yǔ）液體分（fèn）開，或將乳濁液中兩種密（mì）度不同，又互不相溶的液（yè）體分開（例如從牛奶中分離出奶油（yóu））；它（tā）也可用於排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩幹濕衣服；特殊的超速管式分離機還可（kě）分離不同（tóng）密（mì）度的氣體混合物；利（lì）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，有的沉（chén）降（jiàng）離心機還（hái）可（kě）對固體顆粒按密度或（huò）粒度進行分級。

結構主要由電機驅（qū）動係統、製冷（lěng）係統、機械係統、轉頭和係統控製等幾部分組成。

二、離心機的分類

離心機的式樣和型號很（hěn）多，有國產的和進口（kǒu）的，按用途可（kě）分為分析式離（lí）心機和製備式離心機；

按（àn）轉速可劃分為：

普通離心（xīn）機(低速)：<8000r／min；

高速離心機（jī）：8000 ～30000r／rain；

超速離心機：30000 ～80000r／min；

超高速離心機：>80000r／min；

按結構分類（lèi）：

一般（bān）高（gāo）速和低（dī）速離心機根據結（jié）構和（hé）功能進行分類（lèi），品種繁多，各廠（chǎng）家命（mìng）名也無統一標準。可分為台（tái）式離心（xīn）機、多管（guǎn）微量台式離心機、細胞塗片離（lí）心機、血液洗滌台式離心機、高速冷凍離心機、大容量低速冷凍離心機、低速冷凍離心機、台（tái）式高速冷凍（dòng）離心機（jī）、台式低（dī）速自動平衡離心機等。另外國外還有（yǒu）三（sān）聯式（五聯式）高速冷凍離心機（jī），專作連續離心用。

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

可以（yǐ）根據（jù）實驗目的和實驗需（xū）要，選擇不同容（róng）量、不同轉速、不同溫度控製的離心機。

三、轉頭

轉子是離心機的主要配件。簡單的說，可以（yǐ）將離心機分為主機和可拆卸的轉子（轉頭（tóu））兩部分，一個多功能（néng）主機通常可以（yǐ）配多個轉子，靠不同型號的（de）轉（zhuǎn）子來滿足不同的需要來實現其“多功能”的,這樣可以有效的降低采購成本，但是選購的時候需要注意選擇轉子拆裝方便的離心機，一般的（de）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子的配合度做得相（xiàng）當（dāng）高，但這樣最大（dà）的弊端就是轉子容易與主軸（zhóu）咬死造成拆卸不方便，另外，這種（zhǒng）轉子與電機的配合方式還存在很強的方向性，當轉子方向與電機主軸配合發生偏（piān）移時會造成較大的噪音影響整機的使用壽命，嚴重的話將會造成主軸斷裂，轉子（zǐ）爆炸。最常用的轉子包括固定角轉子和水平轉子。轉子越齊當然（rán）功能越全，所以選擇（zé）轉（zhuǎn）子通常根據常（cháng）用樣品的容量及離心的條件選擇，通常水平轉頭和角轉頭各一個，大容量(相對較低速)的（de）轉子和小容量（liàng）高（gāo）轉速的轉子各一個，再根據工作中的不（bú）同需要選擇其他轉子。

⑴ 角（jiǎo）式轉頭：角式轉頭是指（zhǐ）離心管腔與轉軸成一定傾角的轉（zhuǎn）頭。它是由一塊完整的金屬製成（chéng）的，其上有（yǒu）4～12個裝（zhuāng）離心（xīn）管用的機（jī）製孔穴，即（jí）離心管腔，孔穴（xué）的中心軸與旋轉軸之間（jiān）的角度（dù）在20～40度之間，角度越大沉降越結（jié）實，分離效果越（yuè）好。這種轉頭的優點是具（jù）有較大的容量，且重（chóng）心低，運轉平（píng）衡，壽命較長（zhǎng），顆粒在沉降時先沿離心力方向（xiàng）撞向離心管，然後再沿管壁滑（huá）向管底，因此管的一側就會出現顆粒沉積（jī），此現象稱為“壁效應（yīng）”，壁（bì）效應容易使沉降顆粒受突然變速（sù）所產生的對流擾亂，影響分離效果。

角轉子中的離心管能夠保持固定的角度離心，可以（yǐ）使用較高的轉速，離心後沉澱位於管底的斜麵（miàn）。較大容量的轉子通常可（kě）以配不同的（de）“適配器”來（lái）“固（gù）定”小容量的樣品管，例如6 x 85ml的轉子每孔可以放置85ml的離心管，也可以（yǐ）放50ml或者15—20ml的離心管，實現一物多用；但是（shì）由於重量的負擔，大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（zú）實驗要求。最高轉速的轉頭通常是適配2ml離心管的轉子，有時一個轉子的價（jià）格就幾乎可（kě）以買多一個（gè）小離心機，可以另外購置小型（xíng）台式高速離心機，這樣還可以減少昂貴設（shè）備的損耗。有的小型台式的高速離心機也提（tí）供大小不同的固定角轉子（分別配合0.5ml和2ml/1.5ml離心指管，其實，除非是（shì）經常固定使用0.5ml離（lí）心管且每次離心的（de）樣品量比（bǐ）較大，一（yī）般選擇一個2ml/1.5ml轉子，配合（hé）適配器（有適（shì）合0.2ml、0.4ml、0.5ml管（guǎn）的適配器）就可（kě）以滿足（zú）需要。如果常用PCR條管的還要（yào）考（kǎo）慮配一個8聯管的轉子比較方便。

角轉子配的蓋子有助於減少摩擦、降低噪音和防止意外，使用角轉（zhuǎn）子一定要蓋蓋，如未（wèi）蓋離心腔內會產生很大的渦流（liú）阻力和摩擦升溫，這等於給離心機的電機和製冷機增加了額外負擔（dān），影響離心機（jī）的使（shǐ）用壽命。另外有一種氣密性轉子可以進行氣密性離心，防止意外（wài）泄漏，對於（yú）改善實驗環境很重要。

⑵ 水（shuǐ）平式轉頭：這種轉頭是由吊（diào）著的4或6個自由活動的吊籃（離心套管）構成。當（dāng）轉頭靜止時，吊桶（tǒng）垂直懸掛，當轉頭轉速達到每分鍾200到800轉時，吊桶蕩至（zhì）水平位置，這種轉頭最適合做密度梯度區帶離心，其優點是梯度物質可放在保（bǎo）持垂直的離心管中，離心時被分離的樣品帶垂直於離心管縱軸（zhóu），而不像角式轉（zhuǎn）頭（tóu）中樣品沉澱物的界麵與離心管（guǎn）成一定角度，因而有利於離心結束後由管（guǎn）內分層（céng）取出已分離的各樣品帶。其缺點是顆（kē）粒沉降距離長，離心所（suǒ）需時間也長。

水平轉子配有4或6個吊籃，靜止時垂直掛在轉子上，吊籃有不同的適配器以（yǐ）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（guǎn）達到水平位置，樣品沉降方向是沿離心管軸向移動，最後沉降（jiàng）在管底，便於收集。因為不如固定角轉子（zǐ）穩固，水平（píng）吊籃最高轉速相比固（gù）定角轉子要低很多，限於低速（sù）離心的範圍。吊籃有不同的適配器，可以放置各種類型的離（lí）心管，甚至滿足平（píng）板離心的需要（yào）——例（lì）如一些品牌的大容（róng）量離心機可配多用途適配器，使（shǐ）得多個微孔板或者培（péi）養板、深孔板（bǎn）、PCR板（bǎn）、玻片盒、大規模核（hé）酸純（chún）化試劑盒的純化板、甚至（zhì）細胞培養瓶的離心可以和大容量的離心瓶（píng）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（de）需求。所以說選擇適配範圍（wéi）越寬的轉子越好。

水平轉子可以使離心沉（chén）澱在管底而非管壁的斜麵上（shàng），但是水平轉（zhuǎn）子的轉速往（wǎng）往較同型號（hào）的固定轉子慢很多——有時無法滿足高速離心的需要，對於要求高速但是又要求沉澱在管底的微量樣品就可以選（xuǎn）擇鼓型轉子，離心指管水平固（gù）定在這種外型不甚美觀的“圓餅幹盒子”裏（lǐ）麵的支架上，可（kě）以以（yǐ）相對較高的速度離心（14000rmp）又保證沉（chén）澱聚集在管底。

⑶ 區帶轉頭（tóu）：區帶轉頭無離心管，主要由一個轉子桶和可旋開的頂蓋組成，轉子（zǐ）桶中裝有十字型（xíng）隔板（bǎn）裝置，把桶內分隔成四個或多個（gè）扇形小室，隔板內有導（dǎo）管，梯度液（yè）或樣品液從轉頭中央的進液管泵入（rù），通過這些導管分布到轉子四周，轉頭內（nèi）的隔板可保（bǎo）持樣（yàng）品帶和梯度介質的穩定。沉降的樣品（pǐn）顆粒在（zài）區（qū）帶轉頭（tóu）中的沉降（jiàng）情況不同於角式和外（wài）擺（bǎi）式轉頭（tóu），在徑向的散射離心力作用下，顆粒的沉（chén）降距離不變，因此區帶轉頭的“壁效應”極小（xiǎo），可以避（bì）免區（qū）帶和沉降顆粒的（de）紊亂，分離效（xiào）果好，而且還有轉速高，容量大，回收梯度容（róng）易和不影響分辨（biàn）率的優點，使超離心用（yòng）於製備和工業生產成為可能。區帶轉頭的缺點是樣品和介質直接接（jiē）觸轉頭，耐腐蝕要求高，操作複雜（zá）。

⑷ 垂直轉頭：其離（lí）心管是垂直放（fàng）置（zhì），樣（yàng）品顆粒的沉降距離最（zuì）短，離心所需時間也短，適合用於密度（dù）梯度區（qū）帶離心，離心結束後液（yè）麵和樣品區帶（dài）要作九（jiǔ）十度轉向，因而降速要慢。

⑸ 連續（xù）流動轉頭：可用於大量培（péi）養液或提取（qǔ）液的濃縮與分離（lí），轉頭與（yǔ）區帶轉頭類似（sì），由轉（zhuǎn）子桶和有入口和出口的轉（zhuǎn）頭蓋及附屬裝置組成，離心時樣品液由入口連續流入（rù）轉頭，在離心力作用下，懸浮顆粒沉（chén）降於轉（zhuǎn）子（zǐ）桶壁，上清（qīng）液由出口流（liú）出（chū）。

越來越多新型轉子應新的（de）需要而誕（dàn）生。轉子的材質也從重量輕、強（qiáng）度高、造價低的鋁合金不斷創新，出（chū）現了碳纖維轉子、塑（sù）料轉（zhuǎn）子等等超輕轉子，還有采用鋁合金（jīn）模具壓成空心角轉從而有效減輕重量，從而減輕電機的負荷及（jí）增加（jiā）樣品的容量。現在（zài）的轉子和適配（pèi）器（qì）、蓋（gài）子多數都可（kě）以直接（jiē）高溫消毒，抗（kàng）腐耐溫性也（yě）大大提高，可以滿足（zú）特殊的需要。不過轉（zhuǎn）子在高速運轉時，內部（bù）會產生離（lí）心應力，因而都有一定的使用極限，需（xū）要參照說（shuō）明書正確保管和使用。當（dāng）離心（xīn）應（yīng）力超過一定的限度後，將引起轉頭過早（zǎo）損壞，甚至發（fā）生意外（wài），應嚴格遵循廠家的說明。

四、離心管和離心瓶的選擇

離心管主要（yào）用玻璃、塑（sù）料和不鏽鋼製成，塑料離心管常用材（cái）料有聚乙烯（PE），聚（jù）碳酸酯（PC），聚丙烯（PP）等，其中PP管性能較好。塑料離（lí）心管的優點是透明（或半透明），硬度小，可用穿刺法取出梯度。缺點是易（yì）變形，抗有機溶劑腐蝕性差，使用壽命短。

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性的化學藥（yào）品，如強酸、強（qiáng）堿等（děng）。

塑料離心管都有管蓋，離心前管蓋必須蓋嚴，倒置不漏液。管（guǎn）蓋有（yǒu）三種作用：①防止樣品外泄。用於有放射性或強腐蝕（shí）性的樣品時，這（zhè）點尤其重要。②防止樣品揮發。③支持離心管，防止離心管變形。使用玻璃管時離心力不宜過大,需要墊橡膠墊,防止管子破碎,高速離心機一般（bān）不選用玻璃管.

離心管(瓶)的材料（liào）、物理特性和化學穩定性見下表：

離心管材料

PP（聚丙烯（xī）Polypropylene）：半透（tòu）明，化學（xué）及（jí）溫（wēn）度（dù）穩定性較好，但是在低溫下會變（biàn）脆，所以在離心時不要在4℃以下。

PC (聚碳酸酯Polycarbonate)：透（tòu）明度較好，硬度大，可以高溫消毒，但不（bú）耐強酸強堿以及一些（xiē）有機溶劑如（rú）酒精之類。主要用於5萬轉以上（shàng）的超高速離心。

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

PA（聚酰胺Polyallomer）：這種材質是PP和PE材質的聚合物，半透明（míng），化（huà）學性質非常（cháng）穩定（dìng），但不（bú）耐高溫。

PS（聚苯乙烯）：透明，硬（yìng）度大，對大（dà）多數的水溶液穩定，但是會被多種有（yǒu）機物腐蝕（shí），多（duō）用（yòng）於低速（sù）離心，而且一般是一次性使用（yòng）。

PF（聚氟）：半透明，可以低溫使用，如（rú）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（wéi）素Cellulose）：透明，可用於較稀的酸、堿、鹽，以及酒精、蔗（zhè）糖的梯度測定。

控製係統

離心機都（dōu）采（cǎi）用了微電（diàn）腦控製係統，這（zhè）些控製係（xì）統不但（dàn）能確保離心機安全的運行還能自（zì）動完成工作（zuò）任務。現在很（hěn）多離心機都有較（jiào）好的人性化的（de）控製係統．比如：轉子識別功（gōng）能，安（ān）全鎖功能（néng），故障提示功能，加速和減（jiǎn）速曲線等等。

除以上幾（jǐ）點之外還要注意一些細節（jiē）和必（bì）要的配件。離心機的主要部件是電機（jī），電機分為帶碳刷電機和（hé）無碳刷電機，前（qián）者已經淘汰，現在的離心機都是無碳刷電機，有的電（diàn）機還帶有刹車功能。冷凍離心機在製冷方麵也有區別，現在環保的技術當然是無氟製冷（lěng）。除此（cǐ）之外還要考慮噪音問題，盡量選擇噪音較小的離心（xīn）機，這樣能保（bǎo）持舒適的實驗環境。在配件方麵也要謹（jǐn）慎，有些實驗要用特殊的離心（xīn）機，冷凍（dòng）離心機（jī）都有（yǒu）額定的溫（wēn）度範（fàn）圍。離心機在高速運轉的時候所產生熱量和離心機（jī）的製冷係統平衡在（zài）一定溫度(一般冷凍離心（xīn）的樣品（pǐn）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（lí）心機的額定溫（wēn）度範圍為-10℃～60℃，裝上水平轉子在旋轉的時候可以達到（dào）3"C左右，如（rú）果是角轉子可能隻到7℃左右．這一點也要詳細谘詢產品銷（xiāo）售人員和生產廠的有關技術人員（yuán）。

六（liù）.離心機使用的不鏽鋼

304（0Cr18Ni9Ti）是一種通用性的（de）不鏽鋼，它廣（guǎng）泛地用於製作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設備和機件。

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

302不鏽（xiù）鋼實質上（shàng）就是含碳量更高的304不（bú）鏽鋼的（de）變種，通過冷軋可使其獲得較高的強度。

302B是一種（zhǒng）含矽量較高的不鏽鋼，它具有較高的抗（kàng）高（gāo）溫氧化性能。

303和303Se是分別（bié）含有硫和硒的易切削不鏽鋼，用於主要要求易切削和表（biǎo）而光浩度（dù）高的場合。303Se不鏽鋼也用於（yú）製（zhì）作需要熱鐓的機件，因為在這類條件下，這種不鏽鋼具（jù）有良好的可熱加工性。

304L（0Cr19Ni10）是碳含量較（jiào）低的304不（bú）鏽鋼的變種，用於需要焊接的場合。較低的碳含量使得在*近焊縫的熱影響區中所（suǒ）析出（chū）的碳化物減至最少（shǎo），而碳化物的析出可能導致不鏽鋼在某些環境中產生晶（jīng）間腐蝕（焊接侵蝕）。

304N是一種含氮的不鏽鋼，加氮是為了提高鋼的（de）強度。

305和（hé）384不鏽鋼含有較高的鎳，其（qí）加（jiā）工硬化率低，適用於對冷成型性要求（qiú）高（gāo）的各種場合。

308不鏽鋼（gāng）用於製作焊條。

309、310、314及330不鏽鋼的鎳、鉻含量都比較高，為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度（dù）。而30S5和（hé）310S乃是309和310不鏽鋼的變種，所不同者（zhě）隻是碳含量較低，為的是使焊縫（féng）附近所析出的碳化物減至最少。330不鏽鋼有著特別高的抗滲碳能（néng）力和（hé）抗熱震（zhèn）性．

316（0Cr17Ni12Mo2）和317型不鏽鋼含有鋁，因而（ér）在海洋（yáng）和化學工業（yè）環境中的抗點腐蝕能力（lì）大大地優於（yú）304不鏽鋼。其中，316型不鏽鋼由變種包括低碳不鏽鋼316L（0Cr17Ni14Mo2）、含氮的高強（qiáng）度不鏽（xiù）鋼316N以及合硫量（liàng）較高的易切削不鏽鋼316F。

321（0Cr18Ni11Ti）、347（0Cr18Ni11Nb）及348是分別以鈦，铌加鉭、铌（ní）穩定化的不（bú）鏽鋼，適宜作高溫下使用的焊（hàn）接構件。348是一（yī）種適用於核動力工（gōng）業的不鏽鋼，對鉭和鑽的合量有（yǒu）著一（yī）定的限製。

不同元素對鋼材性能的影響

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

（2）硫；是鋼中的有害雜（zá）物，含硫較高的鋼在高溫進行壓力加工時，容易脆裂，通常叫（jiào）作熱脆性（xìng）．

（3）磷；能使鋼的可塑性及韌（rèn）性明顯下降，特別的在低溫下更為（wéi）嚴重，這種現（xiàn）象叫作冷脆性．在優質鋼中，硫和磷（lín）要嚴格（gé）控製．但從另方麵（miàn）看，在低（dī）碳鋼中含有較高（gāo）的硫和磷，能（néng）使其切削易斷，對改善鋼的可切削性是（shì）有利的．

（4）錳；能提高鋼的強度，能消弱和消除（chú）硫的不良影響，並能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具（jù）有良好的耐磨性和其它的物理性能．

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

（6）鎢；能（néng）提高鋼的紅硬性和熱強性，並能提高鋼的耐磨性．

（7）鉻；能（néng）提高鋼的淬透性和耐磨性，能改（gǎi）善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用．

（8）釩；能細化鋼的晶粒組織（zhī），提高鋼的（de）強（qiáng）度，韌性和耐磨性．當它在高溫熔（róng）入奧氏體時，可增加鋼的淬透性；反之，當它在碳（tàn）化物形態存在時，就（jiù）會降低它的淬（cuì）透性．

（9）鉬；可明顯的提高鋼的淬透（tòu）性和熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和（hé）嬌頑（wán）力．

（10）鈦（tài）；能細化鋼的晶粒組織，從而提高鋼（gāng）的強度和韌性．在不鏽鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕（shí）現象．

（11）鎳；能提高（gāo）鋼（gāng）的強（qiáng）度和韌（rèn）性，提高淬透性．含（hán）量高時，可顯著改（gǎi）變鋼和（hé）合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕（shí）能力．

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

（13）鋁；能細化鋼（gāng）的晶粒組織，阻抑低（dī）碳（tàn）鋼（gāng）的時效．提高鋼在低溫下的韌（rèn）性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的（de）耐磨性和（hé）疲勞強（qiáng）度等．

（14）銅；它的突出作用是改（gǎi）善普通低合金鋼的抗大（dà）氣腐蝕性能，特別是和磷配（pèi）合使用時更為明顯．