離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械。離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開(kāi)，或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開(kāi)（例如從牛奶中分離出奶油）；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利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(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí)。

結(jié)構(gòu)主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、轉(zhuǎn)頭和系統(tǒng)控制等幾部分組成。

二、離心機(jī)的分類

離心機(jī)的式樣和型號(hào)很多，有國(guó)產(chǎn)的和進(jìn)口的，按用途可分為分析式離心機(jī)和制備式離心機(jī)；

按轉(zhuǎn)速可劃分為：

普通離心機(jī)(低速)：<8000r／min；

高速離心機(jī)：8000 ～30000r／rain；

超速離心機(jī)：30000 ～80000r／min；

超高速離心機(jī)：>80000r／min；

按結(jié)構(gòu)分類：

一般高速和低速離心機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分類，品種繁多，各命名也無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。可分為臺(tái)式離心機(jī)、多管微量臺(tái)式離心機(jī)、細(xì)胞涂片離心機(jī)、血液洗滌臺(tái)式離心機(jī)、高速冷凍離心機(jī)、大容量低速冷凍離心機(jī)、低速冷凍離心機(jī)、臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)、臺(tái)式低速自動(dòng)平衡離心機(jī)等。另外國(guó)外還有三聯(lián)式（五聯(lián)式）高速冷凍離心機(jī)，專作連續(xù)離心用。

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

可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)需要，選擇不同容量、不同轉(zhuǎn)速、不同溫度控制的離心機(jī)。

三、轉(zhuǎn)頭

轉(zhuǎn)子是離心機(jī)的主要配件。簡(jiǎn)單的說(shuō)，可以將離心機(jī)分為主機(jī)和可拆卸的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)頭）兩部分，一個(gè)多功能主機(jī)通?？梢耘涠鄠€(gè)轉(zhuǎn)子，靠不同型號(hào)的轉(zhuǎn)子來(lái)滿足不同的需要來(lái)實(shí)現(xiàn)其“多功能”的,這樣可以有效的降低采購(gòu)成本，但是選購(gòu)的時(shí)候需要注意選擇轉(zhuǎn)子拆裝方便的離心機(jī)，一般的離心機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸直接配合，為了降低噪音往往把主機(jī)和轉(zhuǎn)子的配合度做得相當(dāng)高，但這樣大的弊端就是轉(zhuǎn)子容易與主軸咬死造成拆卸不方便，另外，這種轉(zhuǎn)子與電機(jī)的配合方式還存在很強(qiáng)的方向性，當(dāng)轉(zhuǎn)子方向與電機(jī)主軸配合發(fā)生偏移時(shí)會(huì)造成較大的噪音影響整機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重的話將會(huì)造成主軸斷裂，轉(zhuǎn)子爆炸。常用的轉(zhuǎn)子包括固定角轉(zhuǎn)子和水平轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子越齊當(dāng)然功能越全，所以選擇轉(zhuǎn)子通常根據(jù)常用樣品的容量及離心的條件選擇，通常水平轉(zhuǎn)頭和角轉(zhuǎn)頭各一個(gè)，大容量(相對(duì)較低速)的轉(zhuǎn)子和小容量高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子各一個(gè)，再根據(jù)工作中的不同需要選擇其他轉(zhuǎn)子。

⑴ 角式轉(zhuǎn)頭：角式轉(zhuǎn)頭是指離心管腔與轉(zhuǎn)軸成一定傾角的轉(zhuǎn)頭。它是由一塊完整的金屬制成的，其上有4～12個(gè)裝離心管用的機(jī)制孔穴，即離心管腔，孔穴的中心軸與旋轉(zhuǎn)軸之間的角度在20～40度之間，角度越大沉降越結(jié)實(shí)，分離效果越好。這種轉(zhuǎn)頭的優(yōu)點(diǎn)是具有較大的容量，且重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，壽命較長(zhǎng)，顆粒在沉降時(shí)先沿離心力方向撞向離心管，然后再沿管壁滑向管底，因此管的一側(cè)就會(huì)出現(xiàn)顆粒沉積，此現(xiàn)象稱為“壁效應(yīng)”，壁效應(yīng)容易使沉降顆粒受突然變速所產(chǎn)生的對(duì)流擾亂，影響分離效果。

角轉(zhuǎn)子中的離心管能夠保持固定的角度離心，可以使用較高的轉(zhuǎn)速，離心后沉淀位于管底的斜面。較大容量的轉(zhuǎn)子通?？梢耘洳煌?ldquo;適配器”來(lái)“固定”小容量的樣品管，例如6 x 85ml的轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)一物多用；但是由于重量的負(fù)擔(dān)，大容量轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速相對(duì)小的要低一些，因而還要考慮高離心力是否能滿足實(shí)驗(yàn)要求。高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)頭通常是適配2ml離心管的轉(zhuǎn)子，有時(shí)一個(gè)轉(zhuǎn)子的價(jià)格就幾乎可以買多一個(gè)小離心機(jī)，可以另外購(gòu)置小型臺(tái)式高速離心機(jī)，這樣還可以減少昂貴設(shè)備的損耗。有的小型臺(tái)式的高速離心機(jī)也提供大小不同的固定角轉(zhuǎn)子（分別配合0.5ml和2ml/1.5ml離心指管，其實(shí)，除非是經(jīng)常固定使用0.5ml離心管且每次離心的樣品量比較大，一般選擇一個(gè)2ml/1.5ml轉(zhuǎn)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(gè)8聯(lián)管的轉(zhuǎn)子比較方便。

角轉(zhuǎn)子配的蓋子有助于減少摩擦、降低噪音和防止意外，使用角轉(zhuǎn)子一定要蓋蓋，如未蓋離心腔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的渦流阻力和摩擦升溫，這等于給離心機(jī)的電機(jī)和制冷機(jī)增加了額外負(fù)擔(dān)，影響離心機(jī)的使用壽命。另外有一種氣密性轉(zhuǎn)子可以進(jìn)行氣密性離心，防止意外泄漏，對(duì)于改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境很重要。

⑵ 水平式轉(zhuǎn)頭：這種轉(zhuǎn)頭是由吊著的4或6個(gè)自由活動(dòng)的吊籃（離心套管）構(gòu)成。當(dāng)轉(zhuǎn)頭靜止時(shí)，吊桶垂直懸掛，當(dāng)轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘200到800轉(zhuǎn)時(shí)，吊桶蕩至水平位置，這種轉(zhuǎn)頭適合做密度梯度區(qū)帶離心，其優(yōu)點(diǎn)是梯度物質(zhì)可放在保持垂直的離心管中，離心時(shí)被分離的樣品帶垂直于離心管縱軸，而不像角式轉(zhuǎn)頭中樣品沉淀物的界面與離心管成一定角度，因而有利于離心結(jié)束后由管內(nèi)分層取出已分離的各樣品帶。其缺點(diǎn)是顆粒沉降距離長(zhǎng)，離心所需時(shí)間也長(zhǎng)。

水平轉(zhuǎn)子配有4或6個(gè)吊籃，靜止時(shí)垂直掛在轉(zhuǎn)子上，吊籃有不同的適配器以滿足不同容量的離心管的需要。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)600rpm后離心管達(dá)到水平位置，樣品沉降方向是沿離心管軸向移動(dòng)，后沉降在管底，便于收集。因?yàn)椴蝗绻潭ń寝D(zhuǎn)子穩(wěn)固，水平吊籃高轉(zhuǎn)速相比固定角轉(zhuǎn)子要低很多，限于低速離心的范圍。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——例如一些品牌的大容量離心機(jī)可配多用途適配器，使得多個(gè)微孔板或者培養(yǎng)板、深孔板、PCR板、玻片盒、大規(guī)模核酸純化試劑盒的純化板、甚至細(xì)胞培養(yǎng)瓶的離心可以和大容量的離心瓶公用同一個(gè)水平轉(zhuǎn)子，有助于節(jié)約經(jīng)費(fèi)同時(shí)滿足多樣化的需求。所以說(shuō)選擇適配范圍越寬的轉(zhuǎn)子越好。

水平轉(zhuǎn)子可以使離心沉淀在管底而非管壁的斜面上，但是水平轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速往往較同型號(hào)的固定轉(zhuǎn)子慢很多——有時(shí)無(wú)法滿足高速離心的需要，對(duì)于要求高速但是又要求沉淀在管底的微量樣品就可以選擇鼓型轉(zhuǎn)子，離心指管水平固定在這種外型不甚美觀的“圓餅干盒子”里面的支架上，可以以相對(duì)較高的速度離心（14000rmp）又保證沉淀聚集在管底。

⑶ 區(qū)帶轉(zhuǎn)頭：區(qū)帶轉(zhuǎn)頭無(wú)離心管，主要由一個(gè)轉(zhuǎn)子桶和可旋開(kāi)的頂蓋組成，轉(zhuǎn)子桶中裝有十字型隔板裝置，把桶內(nèi)分隔成四個(gè)或多個(gè)扇形小室，隔板內(nèi)有導(dǎo)管，梯度液或樣品液從轉(zhuǎn)頭中央的進(jìn)液管泵入，通過(guò)這些導(dǎo)管分布到轉(zhuǎn)子四周，轉(zhuǎn)頭內(nèi)的隔板可保持樣品帶和梯度介質(zhì)的穩(wěn)定。沉降的樣品顆粒在區(qū)帶轉(zhuǎn)頭中的沉降情況不同于角式和外擺式轉(zhuǎn)頭，在徑向的散射離心力作用下，顆粒的沉降距離不變，因此區(qū)帶轉(zhuǎn)頭的“壁效應(yīng)”極小，可以避免區(qū)帶和沉降顆粒的紊亂，分離效果好，而且還有轉(zhuǎn)速高，容量大，回收梯度容易和不影響分辨率的優(yōu)點(diǎn)，使超離心用于制備和工業(yè)生產(chǎn)成為可能。區(qū)帶轉(zhuǎn)頭的缺點(diǎn)是樣品和介質(zhì)直接接觸轉(zhuǎn)頭，耐腐蝕要求高，操作復(fù)雜。

⑷ 垂直轉(zhuǎn)頭：其離心管是垂直放置，樣品顆粒的沉降距離短，離心所需時(shí)間也短，適合用于密度梯度區(qū)帶離心，離心結(jié)束后液面和樣品區(qū)帶要作九十度轉(zhuǎn)向，因而降速要慢。

⑸ 連續(xù)流動(dòng)轉(zhuǎn)頭：可用于大量培養(yǎng)液或提取液的濃縮與分離，轉(zhuǎn)頭與區(qū)帶轉(zhuǎn)頭類似，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(shí)樣品液由入口連續(xù)流入轉(zhuǎn)頭，在離心力作用下，懸浮顆粒沉降于轉(zhuǎn)子桶壁，上清液由出口流出。

越來(lái)越多新型轉(zhuǎn)子應(yīng)新的需要而誕生。轉(zhuǎn)子的材質(zhì)也從重量輕、強(qiáng)度高、造價(jià)低的鋁合金不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了碳纖維轉(zhuǎn)子、塑料轉(zhuǎn)子等等超輕轉(zhuǎn)子，還有采用鋁合金模具壓成空心角轉(zhuǎn)從而有效減輕重量，從而減輕電機(jī)的負(fù)荷及增加樣品的容量?，F(xiàn)在的轉(zhuǎn)子和適配器、蓋子多數(shù)都可以直接高溫消毒，抗腐耐溫性也大大提高，可以滿足特殊的需要。不過(guò)轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生離心應(yīng)力，因而都有一定的使用極限，需要參照說(shuō)明書正確保管和使用。當(dāng)離心應(yīng)力超過(guò)一定的限度后，將引起轉(zhuǎn)頭過(guò)早損壞，甚至發(fā)生意外，應(yīng)嚴(yán)格遵循的說(shuō)明。

四、離心管和離心瓶的選擇

離心管主要用玻璃、塑料和不銹鋼制成，塑料離心管常用材料有聚乙烯（PE），聚碳酸酯（PC），聚丙烯（PP）等，其中PP管性能較好。塑料離心管的優(yōu)點(diǎn)是透明（或半透明），硬度小，可用穿刺法取出梯度。缺點(diǎn)是易變形，抗有機(jī)溶劑腐蝕性差，使用壽命短。

不銹鋼管強(qiáng)度大，不變形，能抗熱，抗凍，抗化學(xué)腐蝕。但用時(shí)也應(yīng)避免接觸強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)藥品，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等。

塑料離心管都有管蓋，離心前管蓋必須蓋嚴(yán)，倒置不漏液。管蓋有三種作用：①防止樣品外泄。用于有放射性或強(qiáng)腐蝕性的樣品時(shí)，這點(diǎn)尤其重要。②防止樣品揮發(fā)。③支持離心管，防止離心管變形。使用玻璃管時(shí)離心力不宜過(guò)大,需要墊橡膠墊,防止管子破碎,高速離心機(jī)一般不選用玻璃管.

離心管(瓶)的材料、物理特性和化學(xué)穩(wěn)定性見(jiàn)下表：

離心管材料

PP（聚丙烯Polypropylene）：半透明，化學(xué)及溫度穩(wěn)定性較好，但是在低溫下會(huì)變脆，所以在離心時(shí)不要在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(qiáng)酸強(qiáng)堿以及一些有機(jī)溶劑如酒精之類。主要用于5萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的超高速離心。

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

PA（聚酰胺Polyallomer）：這種材質(zhì)是PP和PE材質(zhì)的聚合物，半透明，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，但不耐高溫。

PS（聚苯乙烯）：透明，硬度大，對(duì)大多數(shù)的水溶液穩(wěn)定，但是會(huì)被多種有機(jī)物腐蝕，多用于低速離心，而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(shí)驗(yàn)環(huán)境，就可以用這種材質(zhì)的離心管。

CAB（醋酸丁酯纖維素Cellulose）：透明，可用于較稀的酸、堿、鹽，以及酒精、蔗糖的梯度測(cè)定。

五、控制系統(tǒng)

離心機(jī)都采用了微電腦控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)不但能確保離心機(jī)安全的運(yùn)行還能自動(dòng)完成工作任務(wù)?，F(xiàn)在很多離心機(jī)都有較好的人性化的控制系統(tǒng)．比如：轉(zhuǎn)子識(shí)別功能，安全鎖功能，故障提示功能，加速和減速曲線等等。

除以上幾點(diǎn)之外還要注意一些細(xì)節(jié)和必要的配件。離心機(jī)的主要部件是電機(jī)，電機(jī)分為帶碳刷電機(jī)和無(wú)碳刷電機(jī)，前者已經(jīng)淘汰，現(xiàn)在的離心機(jī)都是無(wú)碳刷電機(jī)，有的電機(jī)還帶有剎車功能。冷凍離心機(jī)在制冷方面也有區(qū)別，現(xiàn)在環(huán)保的技術(shù)當(dāng)然是無(wú)氟制冷。除此之外還要考慮噪音問(wèn)題，盡量選擇噪音較小的離心機(jī)，這樣能保持舒適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在配件方面也要謹(jǐn)慎，有些實(shí)驗(yàn)要用特殊的離心機(jī)，冷凍離心機(jī)都有額定的溫度范圍。離心機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候所產(chǎn)生熱量和離心機(jī)的制冷系統(tǒng)平衡在一定溫度(一般冷凍離心的樣品需要保持在3℃一8℃)，具體能達(dá)到多少也和轉(zhuǎn)子有關(guān)，如一個(gè)離心機(jī)的額定溫度范圍為-10℃～60℃，裝上水平轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候可以達(dá)到3"C左右，如果是角轉(zhuǎn)子可能只到7℃左右．這一點(diǎn)也要詳細(xì)咨詢產(chǎn)品銷售人員和生產(chǎn)廠的有關(guān)技術(shù)人員。

六.離心機(jī)使用的不銹鋼

304（0Cr18Ni9Ti）是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設(shè)備和機(jī)件。

301（1Cr17Ni7）不銹鋼在形變時(shí)呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象，被用于要求較高強(qiáng)度的各種場(chǎng)合。

302不銹鋼實(shí)質(zhì)上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種，通過(guò)冷軋可使其獲得較高的強(qiáng)度。

302B是一種含硅量較高的不銹鋼，它具有較高的抗高溫氧化性能。

303和303Se是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼，用于主要要求易切削和表而光浩度高的場(chǎng)合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機(jī)件，因?yàn)樵谶@類條件下，這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。

304L（0Cr19Ni10）是碳含量較低的304不銹鋼的變種，用于需要焊接的場(chǎng)合。較低的碳含量使得在*近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至少，而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕（焊接侵蝕）。

304N是一種含氮的不銹鋼，加氮是為了提高鋼的強(qiáng)度。

305和384不銹鋼含有較高的鎳，其加工硬化率低，適用于對(duì)冷成型性要求高的各種場(chǎng)合。

308不銹鋼用于制作焊條。

309、310、314及330不銹鋼的鎳、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(qiáng)度。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種，所不同者只是碳含量較低，為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至少。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性．

316（0Cr17Ni12Mo2）和317型不銹鋼含有鋁，因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點(diǎn)腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼。其中，316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L（0Cr17Ni14Mo2）、含氮的高強(qiáng)度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。

321（0Cr18Ni11Ti）、347（0Cr18Ni11Nb）及348是分別以鈦，鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼，適宜作高溫下使用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動(dòng)力工業(yè)的不銹鋼，對(duì)鉭和鉆的合量有著一定的限制。

不同元素對(duì)鋼材性能的影響

（1）碳；含碳量越高，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差．

（2）硫；是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進(jìn)行壓力加工時(shí)，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(yán)重，這種現(xiàn)象叫作冷脆性．在鋼中，硫和磷要嚴(yán)格控制．但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對(duì)改善鋼的可切削性是有利的．

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

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

（6）鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強(qiáng)性，并能提高鋼的耐磨性．

（7）鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用．

（8）釩；能細(xì)化鋼的晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)度，韌性和耐磨性．當(dāng)它在高溫熔入奧氏體時(shí)，可增加鋼的淬透性；反之，當(dāng)它在碳化物形態(tài)存在時(shí)，就會(huì)降低它的淬透性．

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

（10）鈦；能細(xì)化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性．在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象．

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

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

（13）鋁；能細(xì)化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時(shí)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(qiáng)度等．

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