層析柜原理、應(yīng)用和主要硬件指標(biāo)性能

層析柜是專為生化層析實(shí)驗(yàn)而研制的特殊用途低溫柜，也可用于其他需要低溫環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，或用于物品冷藏。經(jīng)過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)，冷柜總高度一般不超過(guò)2米，便于進(jìn)出房間和電梯。

二、層析柜用途

主要用在生命科學(xué)研究的高校學(xué)科和科研院所，主要用來(lái)進(jìn)行各種酶類，肽類，大分子，核酸等物質(zhì)的生化層析分析試驗(yàn)。也可用于其他需要低溫環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，或用于物品冷藏。專門為對(duì)溫度要求很高的各種應(yīng)用設(shè)計(jì)，可以在箱內(nèi)操作層析設(shè)備和其它簡(jiǎn)易安裝的儀器和設(shè)備。

三、層析柜硬件構(gòu)成

1、制冷系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)的制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、電磁閥等組成。

用管道依次將這些設(shè)備連接，形成一個(gè)封閉式系統(tǒng)。系統(tǒng)工作時(shí)，壓縮機(jī)將蒸發(fā)器所產(chǎn)生的低溫低壓制冷劑蒸氣吸入汽缸內(nèi)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，壓力升高（溫度也升高）到稍大于冷凝器內(nèi)的壓力時(shí)， 將其汽缸內(nèi)的高壓制冷制蒸氣排到冷凝器中。（所以壓縮機(jī)起著壓縮與輸送制冷劑作用）在冷凝內(nèi)高溫高壓的制冷劑蒸氣與溫度較低的空氣（或常溫水）進(jìn)行熱交換而冷凝為液態(tài)制冷劑，這時(shí)液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥降溫（降壓）后入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻物體的熱量后在汽化。這樣被冷卻物體便得到冷卻而制冷劑蒸氣又被壓縮機(jī)吸走，因此在制冷系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)壓縮、冷凝、膨脹、蒸發(fā)四個(gè)過(guò)程完成一個(gè)循環(huán)。

制冷系統(tǒng)原理如下圖所示：

2、溫控系統(tǒng)

溫控系統(tǒng)的核心部件是溫度傳感器，溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度自動(dòng)進(jìn)行采樣、即時(shí)監(jiān)控，當(dāng)環(huán)境溫度高于控制設(shè)定值時(shí)控制電路啟動(dòng)，可以設(shè)置控制回差。如溫度還在升，當(dāng)升到設(shè)定的超限報(bào)警溫度點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)超限報(bào)警功能。當(dāng)被控制的溫度不能得到有效的控制時(shí)，為了防止設(shè)備的毀壞還可以通過(guò)跳閘的功能來(lái)停止設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

溫控系統(tǒng)在層析柜里面是重要的硬件，主要要看傳感器的靈敏度、數(shù)量和分布，溫控性能也要關(guān)注，一般來(lái)說(shuō)，溫控范圍、溫控精度等參數(shù)是有溫控器來(lái)決定的，和層析柜的關(guān)系不大，有的溫控系統(tǒng)能控制的溫度范圍很寬，但實(shí)際溫控需要根據(jù)層析柜本身的制冷系統(tǒng)來(lái)決定；溫控均一性也需要和層析柜結(jié)合起來(lái)才有好的效果。

3、風(fēng)道設(shè)計(jì)

層析柜內(nèi)部的風(fēng)道設(shè)計(jì)是生產(chǎn)商最容易忽略的部分，而風(fēng)道設(shè)計(jì)是否合理直接影響到層析柜的溫度穩(wěn)定性和均一性，直接影響到整體使用效果。層析柜內(nèi)部的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到冷風(fēng)和熱風(fēng)的比重差別，應(yīng)用風(fēng)扇的主動(dòng)送風(fēng)，在整個(gè)柜體里面形成主動(dòng)均勻的空氣流；這里面還需要考慮是否會(huì)形成短程的空氣循環(huán)、開門時(shí)對(duì)柜體氣流的影響應(yīng)降到最小、風(fēng)扇的送風(fēng)能力的設(shè)計(jì)等等因素。

層析柜內(nèi)部空氣流動(dòng)圖

4、層析柜配件

多功能的層析柜一般能在滿足層析實(shí)驗(yàn)要求的情況下兼顧到藥品保存的需求，以提高層析柜的使用效率，所以首先應(yīng)配置固定層析柱的立柱和夾子，其次需要配置放置儀器設(shè)備的擱板（能有一定的承重能力），另外還需配置內(nèi)部電源，一般應(yīng)為防水防漏電的插座；藥品保存功能則需配置相應(yīng)數(shù)量的擱物架，而且要求能和層析用的擱板進(jìn)行更換，層析所使用的立柱和夾子應(yīng)能拆除或不影響藥品保存擱物架的放置。

四、層析柜主要性能指標(biāo)

層析柜說(shuō)到底是一種低溫柜，核心的功能是提供低溫的環(huán)境，所以溫度性能方面的指標(biāo)是最重要的指標(biāo)，例如：溫度均一性、溫度穩(wěn)定性、溫控精度；當(dāng)然，溫度性能方面的指標(biāo)是最終的表現(xiàn)，它的好壞是有硬件性能和設(shè)計(jì)來(lái)保障的，例如：壓縮機(jī)性能、風(fēng)機(jī)性能、整個(gè)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、柜體的厚度、發(fā)泡的質(zhì)量、柜體內(nèi)部的設(shè)計(jì)、風(fēng)道設(shè)計(jì)等等。

綜合來(lái)說(shuō)，壓縮機(jī)性能、內(nèi)部風(fēng)道設(shè)計(jì)、溫度均一性幾個(gè)性能指標(biāo)應(yīng)強(qiáng)烈關(guān)注。其中壓縮機(jī)的品質(zhì)保障了制冷系統(tǒng)的性能及其穩(wěn)定性；內(nèi)部風(fēng)道設(shè)計(jì)可保障柜體內(nèi)部的合理冷氣流，使溫控系統(tǒng)能達(dá)到最好的控制效果；溫度均一性則是整個(gè)柜體的綜合性能的集中表現(xiàn)。

資料來(lái)源：廈門國(guó)儀科學(xué)儀器有限公司