Zentrifugen-Rechner: U/min zu RCF

Ergebnisse

Die Konstante 1,118 × 10⁻⁵ gilt für einen Radius in cm. Sie ist (2π ÷ 60)² ÷ g mit g = 980,665 cm/s², auf vier Stellen gerundet. Rotoren und Röhrchen haben eine maximal zulässige Drehzahl und Kraft. Prüfen Sie die Rotoranleitung, bevor Sie mit einer berechneten Einstellung zentrifugieren.

So verwenden Sie den Zentrifugen-Rechner

1. 1. Wählen Sie die Richtung. U/min zu RCF, wenn Sie die Drehzahl am Gerät kennen. RCF zu U/min, wenn ein Protokoll eine Kraft in × g angibt.
2. 2. Geben Sie den Rotorradius ein. Verwenden Sie den maximalen Radius, rmax, aus der Anleitung oder dem Aufkleber des Rotors: den Abstand von der Rotationsachse bis zum Boden des Röhrchens. Wählen Sie cm, mm oder Zoll.
3. 3. Geben Sie die Drehzahl oder die Kraft ein. Das Ergebnis erscheint sofort mit der Rechnung.
4. 4. Nutzen Sie die Tabelle. Sie zeigt die einzustellende Drehzahl für gängige Kräfte, etwa 300, 1.000 oder 16.000 × g, für Ihren Rotor.

Die RCF-Formel

Ein Röhrchen, das sich im Abstand r von der Achse dreht, erfährt eine Zentripetalbeschleunigung von ω²r, wobei ω die Winkelgeschwindigkeit ist. Teilt man durch die Fallbeschleunigung, erhält man ein Vielfaches von g. Mit der Drehzahl in U/min und dem Radius in Zentimetern lautet die übliche Form:

Die Konstante ist (2π ÷ 60)² ÷ 980,665, wobei 980,665 cm/s² die Normfallbeschleunigung ist. Das ergibt 1,1183 × 10⁻⁵, gerundet auf 1,118 × 10⁻⁵. Dieselbe Beziehung mit dem Radius in Millimetern, die Beckman Coulter auf seiner Seite zum relativen Zentrifugalfeld angibt, verwendet 1,118 × 10⁻⁶, weil ein Millimeter ein Zehntel Zentimeter ist. Für Zoll beträgt die Konstante 2,84 × 10⁻⁵. Der Rechner verwendet die richtige Konstante für die gewählte Einheit.

Beispiele

• U/min zu RCF. Ein Mikrozentrifugenrotor mit rmax = 8,5 cm bei 14.000 U/min: 1,118 × 10⁻⁵ × 8,5 × 14.000² = 18.626 × g. Dies sind die Standardwerte des Rechners.
• RCF zu U/min. Ein Protokoll verlangt 1.000 × g im gleichen Rotor: U/min = √(1.000 ÷ (1,118 × 10⁻⁵ × 8,5)) = 3.244 U/min. Die meisten Geräte stellen in Zehnerschritten ein. Die nächste Einstellung ist daher 3.240 U/min, was 998 × g ergibt.
• Warum der Radius zählt. Dieselben 1.500 U/min ergeben 377 × g in einem Ausschwingrotor mit 15 cm Radius und nur 214 × g bei 8,5 cm.

Da die Drehzahl quadriert wird, machen kleine Änderungen viel aus: Eine Verdopplung der Drehzahl vervierfacht die Kraft, und 10 % mehr Drehzahl ergeben 21 % mehr Kraft.

Welchen Radius soll ich verwenden?

Ein rotierendes Röhrchen erfährt nicht eine einzige Kraft: Die Kraft steigt von der Flüssigkeitsoberfläche bis zum Röhrchenboden. Die veröffentlichte Angabe eines Rotors, und die Zahl, die ein Protokoll meist meint, ist die maximale Kraft bei rmax, dem Abstand von der Achse bis zum Boden der Rotorkammer oder des Ausschwingbechers während der Zentrifugation. Hersteller nennen rmax in der Bedienungsanleitung. Wenn Sie die Kraft an der Oberseite der Flüssigkeit wissen wollen, tragen Sie diesen Abstand in das optionale Feld für die Oberfläche ein. Das Ergebnis zeigt beide Werte. Manche Anleitungen geben außerdem einen mittleren Radius, ravg, an. Verwenden Sie den Wert, den Ihr Protokoll oder die Konvention Ihres Labors nennt, und geben Sie in Ihrer Methodik an, welchen Sie verwendet haben.

Immer × g angeben, nicht nur U/min

Zwei Zentrifugen mit gleicher Drehzahl üben unterschiedliche Kräfte aus, wenn ihre Rotoren sich unterscheiden. Ein Methodenteil, der nur „bei 10.000 U/min zentrifugiert“ schreibt, lässt sich daher nicht reproduzieren. Geben Sie die Kraft in × g an, zusammen mit Rotortyp, Temperatur und Zeit. Wenn Ihr Protokoll in U/min geschrieben ist, rechnen Sie es für den Rotor um, den Sie tatsächlich verwenden. Bleiben Sie dabei unterhalb der auf dem Rotor aufgedruckten Höchstdrehzahl und der Kraftangabe der Röhrchen.

Häufig gestellte Fragen

Wie rechnet man U/min in RCF um?

Quadrieren Sie die Drehzahl, multiplizieren Sie mit dem Rotorradius in Zentimetern und dann mit 1,118 × 10⁻⁵. Bei 14.000 U/min und 8,5 cm ergibt das 14.000² × 8,5 × 1,118 × 10⁻⁵ ≈ 18.626 × g. Wenn Ihr Radius in Millimetern angegeben ist, verwenden Sie stattdessen 1,118 × 10⁻⁶.

Wie rechnet man RCF in U/min um?

Teilen Sie die Kraft durch 1,118 × 10⁻⁵ mal den Radius in Zentimetern und ziehen Sie dann die Quadratwurzel. Bei 1.000 × g und 8,5 cm: √(1.000 ÷ (1,118 × 10⁻⁵ × 8,5)) ≈ 3.244 U/min. Runden Sie auf die Drehzahlen, die Ihre Zentrifuge einstellen kann, und prüfen Sie die Kraft bei dieser Einstellung.

Ist RCF dasselbe wie g-Kraft?

Ja. Relative Zentrifugalkraft (RCF), relatives Zentrifugalfeld und g-Kraft beschreiben alle die Beschleunigung als Vielfaches der Normfallbeschleunigung der Erde, geschrieben × g. Die Größe ist dimensionslos: 18.626 × g bedeutet das 18.626-Fache der Schwerkraft.

Warum geben Protokolle × g statt U/min an?

U/min beschreibt nur, wie schnell sich der Rotor dreht. Die Kraft auf die Probe hängt außerdem vom Radius ab, daher ergibt dieselbe Drehzahl in verschiedenen Rotoren unterschiedliche Kräfte. × g ist die Größe, die Zellen pelletiert oder DNA ausfällt, und sie lässt sich zwischen Geräten übertragen.

Welchen Radius verwende ich für die RCF?

Normalerweise den maximalen Radius, rmax, aus der Rotoranleitung, also den Abstand von der Rotationsachse bis zum Boden des Röhrchens. Das ergibt die maximale RCF, die Hersteller angeben. Bei Festwinkelrotoren variiert der Radius entlang des Röhrchens, daher sollten Sie eindeutig angeben, welchen Sie verwendet haben.

Ändert die Größe des Röhrchens die RCF?

Nicht bei einem gegebenen Radius. Das Röhrchen verändert aber, wo die Probe sitzt. Ein längeres oder volleres Röhrchen bringt die Flüssigkeit auf einen anderen Radius, daher unterscheiden sich die Kräfte an der Oberfläche und am Boden. Das optionale Feld für den Oberflächenradius zeigt diesen Bereich.