离心机计算器
计算离心机的相对离心力（RCF）、RPM 或转子半径。输入任意两个值即可求出第三个。
选择要计算的数值，然后输入另外两个参数，即可立即得到结果。
离心机计算器
计算离心机的相对离心力（RCF）、RPM 或转子半径。输入任意两个值即可求出第三个。
关于离心机计算器
离心机是生物学、生物化学、医学和化学实验室中最常用的仪器之一。它通过高速旋转样品产生离心力，加速颗粒沉降，并根据颗粒的大小、形状、密度以及周围介质的黏度进行分离。通过精确控制转速和转子几何结构，科学家可以把复杂混合物分离成不同组分，用于分析、纯化或后续处理。
相对离心力（RCF），也称为 g 力，是衡量离心强度的标准化指标。它表示作用在样品上的离心力相对于地球标准重力加速度（g = 9.81 m/s²）的倍数。例如，1000 × g 的 RCF 表示样品受到的力是单纯重力的 1000 倍。使用 RCF 而不是 RPM，可确保不同离心机型号和转子类型之间的实验方案具有可重复性，因为实际作用力同时取决于转速和转子半径。
RCF、转子转速（RPM）和转子半径（r）之间的关系由公式 RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r(cm) × RPM² 定义。该公式来自向心加速度基本方程 a = ω²r，其中 ω 为角速度，单位是 rad/s。将 RPM 换算为 rad/s，并把半径换算为厘米，再除以 g = 980 cm/s²，就得到常数 1.118 × 10⁻⁵。公式中使用的转子半径应从转子轴中心量到样品管底部，而不是管口或转子外缘。
当另外两个变量已知时，这个计算器可以求出三者中的任意一个。要根据 RPM 和半径求 RCF，请输入 RPM 和半径并选择“RCF”。要计算达到特定 g 力所需的 RPM，请输入目标 RCF 和转子半径并选择“RPM”。要计算在给定 RPM 下达到特定 RCF 所需的最小转子半径，请输入 RCF 和 RPM 并选择“半径”。
常见的离心方案会根据用途使用不同范围的 RCF。低速离心（100–600 × g）用于沉淀完整细胞、酵母和较大的细胞碎片。中速离心（1,000–15,000 × g）用于细菌沉淀、线粒体和膜碎片。高速离心（15,000–100,000 × g）可分离微粒体、核糖体和病毒颗粒。超速离心（100,000–500,000 × g）用于分离细胞器、大型大分子复合物以及分析型密度梯度分离。
离心中的准确性至关重要。使用错误的 RCF——例如把最大半径与平均半径或最小半径混淆——可能导致分离不完全、样品损失或脆弱的生物结构受损。务必从转子中心测量到安装后样品管底部的半径，因为样品就是在这里形成沉淀。试管在转子内必须始终成对平衡放置，以防在高速下产生振动甚至转子失效。
离心机计算器示例
常见实验室离心方案及其计算参数。
| 已知参数 | 结果 | 方案 / 应用 |
|---|---|---|
| RPM = 3000, Radius = 85 mm → RCF | RCF ≈ 855 × g | 细胞沉淀方案。低速离心将培养液中的哺乳动物细胞沉降，同时让杂质保持悬浮。 |
| RCF = 12000 × g, Radius = 85 mm → RPM | RPM ≈ 11,241 | 用于细菌沉淀的高速离心。方案指定 12,000 × g；计算器会给出离心机应设置的精确 RPM。 |
| RCF = 500 × g, RPM = 1500 → Radius | Radius ≈ 198.8 mm | 求在 1500 RPM 下达到 500 × g 所需的最小转子半径。r = RCF / (1.118×10⁻⁵ × RPM²) × 10 mm——在为方案选择转子时很有用。 |
| RPM = 50000, Radius = 50 mm → RCF | RCF ≈ 139,750 × g | 50,000 RPM、50 mm 转子下的超速离心运行。这种量级的离心力可高效分离核糖体和大型蛋白复合物。 |
如何使用离心机计算器
- 先选择要计算的内容：RCF（g 力）、RPM（转速）或半径。点击计算器顶部对应的按钮。
- 输入两个已知值。计算 RCF 时，输入 RPM 和半径（mm）；计算 RPM 时，输入 RCF 和半径（mm）；计算半径时，输入 RCF 和 RPM。
- 为获得最高精度，请将转子半径测量为转子轴中心到装入样品管底部的距离。
- 点击“计算”。结果会以相应单位显示：RCF 为 × g，转速为 RPM，半径为 mm。
- 使用计算结果设置离心机、记录方案，或验证现有方案是否满足指定的 g 力要求。
离心机计算器常见问题
什么是 RCF，为什么要用它而不是 RPM？
RCF（相对离心力）是样品所受离心作用力的标准化表示，通常以地球重力加速度的倍数来表达。RPM（每分钟转数）只衡量旋转速度，不代表样品实际承受的力。由于离心力同时取决于 RPM 和转子半径，同样的 RPM 在不同离心机或转子上会产生不同的 RCF。科研方案会指定 RCF，以确保不同仪器之间结果一致——指定 3000 × g 的方案，无论使用哪台离心机或哪种转子，分离效果都应相同。
如何准确测量转子半径？
转子半径应从转子轴中心（旋转轴）量到样品管在工作位置时底部的距离。这个距离就是样品真正形成沉淀的位置。若量到管口或转子外缘，会高估 RCF。对于摆动转子，在加速过程中吊桶会向外摆动，因此半径会变化；计算最大 RCF 时，应使用完全水平时的半径。
细胞培养沉淀应该用多少 RPM？
大多数哺乳动物细胞培养方案会在 200–400 × g 下离心 5–10 分钟来沉淀细胞。这样可以温和地沉降细胞，而不会造成裂解或把沉淀压得过实。对于半径 85 mm 的转子，200 × g 大约对应 1456 RPM，400 × g 大约对应 2060 RPM。可用这个计算器为你的转子求出精确 RPM。细菌更小、密度更高，通常需要 3000–5000 × g 才能有效沉淀。
固定角转子和摆动转子有什么区别？
在固定角转子中，试管在离心过程中始终与转子轴保持一个固定角度（通常为 25–45°）。由于颗粒很快就会到达管壁，沉降路径较短，因此固定角转子适合快速高效的沉淀。摆动转子在旋转时会摆到水平位置，因此颗粒需要沿着整根试管到达底部。摆动转子更适合密度梯度分离，因为条带更清晰。两种设计的有效半径不同，因此会影响 RCF 计算。
我能把任意离心机的 g 力换算成 RPM 吗？
可以，但你需要知道具体离心机型号的转子半径。公式 RPM = √(RCF / (1.118 × 10⁻⁵ × r_cm)) 可以给出精确转速。把目标 RCF 和转子半径输入这个计算器，选择“RPM”，就能立即得到结果。如果不知道转子半径，请查阅离心机制造商文档，或用尺子从转子轴中心直接量到管底。
为什么超速离心需要专用设备？
超速离心机的转速可达 50,000–150,000 RPM，产生 100,000–1,000,000 × g 的离心力。在这种极限条件下，转子本身的质量也会承受巨大的离心应力，因此必须使用高精度工程化的钛合金或碳复合材料转子。转子在真空腔中运转以消除空气摩擦和发热；一旦有任何试管稍微失衡，精密的不平衡检测系统就会让仪器停机。普通实验室离心机并不是为这些速度设计的，若超过额定最大 RCF 运行，可能会发生灾难性故障。