离心机及rpm单位与g单位的换算介绍.docx

关于离心机及rpm单位与g (RCF)单位的换算离心就是采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别开。所以需要采用离心机产生强大的离心力， 才能迫使这些微粒克服集中产生沉降运动。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渐渐下沉。 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。象红血球大小的颗 粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观看到它们的沉降过程。止匕外，物质在介质中沉降时还伴随有集中现象。集中是无条件的肯定的。集中与物质的 质量成反比，颗粒越小集中越严峻。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，仅仅采用重力是不行能观看到沉降过程的。由于颗粒越小沉降 越慢，而集中现象则越严峻。所以需要采用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克 服集中产生沉降运动。离心技术在生物科学，特殊是在生物化学和分子生物学讨论领域，已得到非常广泛的应 用，每个生物化学和分子生物学试验室都要装备多种型式的离心机。离心技术主要用于各种 生物样品的分别和制备，生物样品悬浮液在高速旋转下，由于巨大的离心力作用，使悬浮的 微小颗粒(细胞器、生物大分子的沉淀等)以肯定的速度沉降，从而与溶液得以分别，而沉 降速度取决于颗粒的质量、大小和密度。基本原理：当一个粒子(生物大分子或细胞器)在高速旋转下受到离心力作用时、此离心力 由下式定义，即：F = m&S226;a = m&S226; 2 r a 一粒子旋转的加速度，m 一沉降粒子的有效质量，3 一粒 子旋转的角速度，r一粒子的旋转半径(cm)。通常离心力常用地球引力的倍数来表示，因而称为相对离心力“RCF”。或者用数字乘“g” 来表示，例如25000Xg,则表示相对离心力为25000。相对离心力是指在离心场中，作用于 颗粒的离心力相当于地球重力的倍数，单位是重力加速度“g” (980cm/sec2),此时“RCF” 相对离心力可用下式计算：RCF= 1.1A19X10-5X(rpm)2 r(rpm revolutions per minute 每分钟转数，r/min )由上式可见，只要给出旋转半径r,则RCF和rpm之间可以相互换算。但是由于转头的外 形及结构的差异，使每台离心机的离心管，从管口至管底的各点与旋转轴之间的距离是不一 样的，所以在计算是规定旋转半径均用平均半径“rav”代替： ra v=( r min + rmax) / 2一般状况下，低速离心时常以转速“rpm”来表示，高速离心时则以“g”表示。计算颗粒 的相对离心力时，应留意离心管与旋转轴中心的距离“r”不同，即沉降颗粒在离心管中所 处位置不同，则所受离心力也不同。因此在报告超离心条件时，通常总是用地心引力的倍数 “Xg”代替每分钟转数“rpm”，由于它可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离心力 及其动态变化。科技文献中离心力的数据通常是指其平均值(RCFav),即离心管中点的离 心力。单住rpm与g的换算:Centrifugal force conversionrpm h 1rpm h 1JRCF/Ll 2rRCF . U2r(rpm/1rpm . revolutions per minute RCF ' relative centrifugal force (x g) r , radius of rotor in mm离心机可分为工业用离心机和试验用离心机。试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别各种生物材料，每次分别的样品容量比较大，分析性离心 机一般都带有光学系统，主要用于讨论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、外形和分子量等。 分析性离心机都是超速离心机。制备性离心机可分为三类：一般离心机：最大转速6000 rpm左右，最大相对离心力近6000Xg,容量为几十毫升至 几升，分别形式是固液沉降分别，转子有角式和外摆式，其转速不能严格掌握，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 机多用沟通整流子电动机驱动，电机的碳刷易磨损，转速是用电压调压器调整，起动电流大, 速度升降不匀称，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，否则会损坏禺心机。高速冷冻离心机：最大转速为2000025000rpm （r/min）,最大相对离心力为89000Xg, 最大容量可达3升，分别形式也是固液沉降分别，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淌式转头、一般都有制冷系统，以消退高速旋转转头与空 气之间摩擦而产生的热量，离心室的温度可以调整和维持在。40,转速、温度和时间都 可以严格精确地掌握，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、硫钱沉淀和免疫沉淀物等的分别纯化工作，但不能有效地沉降病毒、小细胞器（如 核蛋白体）或单个分子。超速离心机：转速可达5000080000 rpm,相对离心力最大可达510000Xg,最闻名的 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，分别的形 式是差速沉降分别和密度梯度区带分别，离心管平衡允许的误差要小于0.1克。超速离心机 的消失，使生物科学的讨论领域有了新的扩展，它能使过去仅仅在电子显微镜观看到的亚细 胞器得到分级分别，还可以分别病毒、核酸、蛋白质和多糖等。