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超高速离心机的离心原理

发布时间:2019-12-30 阅读84

  超高速离心机的离心原理:当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。像红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。

超高速离心机

  此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用超高速离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。

  超高速离心机的离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。离心力(F)的大小取决于离心转头的角速度(ω,r/min)和物质颗粒距离心轴的距离(r,cm)。它们的关系是:F=ω2R

  为方便起见,F常用相对离心力也就是地心引力的倍数表示。即把F值除以重力加速度g (约等于9.8m/s2.)得到离心力是重力的多少倍,称作多少个g。例如离心机转头平均半径是6cm,当转速是60 000r/min时,离心力是240 000×g,表示此时作用在被离心物质上的离心力是日常地心引力的24万倍。

  因此,转速r/min和离心力g值之间并不是成正比关系,还和半径有关。同样的转速,半径大一倍,离心力(g值)也大一倍。转速(r/min)和离心力(g值)之间的关系可用下式换算:

  RCF=F离心力/F重力=mω2r/mg= ω2r/g = (2πr/r×rpm)2r/g(注意单位统一换算为标准单位)

  式中:r为半径(cm),g为离心力(g值)

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