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解析离心机水平转子工作原理

  甩开转子(swing-outrotor)亦称水平转子(摆平转子)离心管放置在吊篮里,吊篮是轴对称地挂在转子上。旋转时,吊篮受离心力而由垂直位置甩到水平位置,故也称为外摆动式转子和摆平吊篮转子等。

  当甩开转子在离心机中旋转时,离心力的作用方向是径向的,在水平切面是对称的扇形,只有离心管中心线上的颗粒与离心力场方向完全一致,其他位置的颗粒在沉降过程中会碰到管壁,沿管壁沉降。在甩开转子中的管壁效应没有在角转子中严重。

  离心管中的颗粒沉降路径与旋转轴垂直,最初样品区带中心的颗粒将径向沉降,然而靠近管壁处的颗粒会先与管壁碰撞,离管壁的距离不同,则到达管底的先后不同,使区带加宽,也会引起颗粒堆积成块、对流干扰和其他异常现象。

  对离心机的使用来说,平衡转子是获得好的分离效果的关键。对于不同吊篮(试管)数的平衡方法如图所示。轴对应试管的重量平衡称重误差必须保持在0.1g以内,而吊篮必须轴对称地安放砸转子体上,有些离心机要求全部吊篮都必须对号安装。

  a首先制备梯度,铺放样品,把吊篮挂(安装)在转子上(离心机没有旋转时,吊篮是垂直垂下的);b转子加速时,吊篮开始摆起,转速达800r/min以上时,吊篮与转子旋转轴成90的水平位置,不发生梯度重定向;c在离心力场的作用下,样品中的颗粒往管底方向沉降,按其沉降系数或浮力密度的差异分离成不连续区带;d转子降速停转,吊篮回到原来的垂直位置,在试管中不发生重定向

  式中,b为管内盛放溶液的总体积;V为从弯液面至r处溶液的体积;r为转轴间的距离,Wt为管底的厚度;t为管壁厚度;D为离心管孔半径;Rmax为转头最大半径。

  等密度离心选用短粗离心管,速率区带离心选用细长离心管,它们是制备离心机作分析的最通用技术。甩开转子在少数情况下也用于差速离心机分离。由于甩开转子的半径体积关系比较简单,易于形成等动力梯度,所以它是用制备机测定沉降系数的主要方法。

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