第一篇:自己總結(jié):流式細(xì)胞儀的原理和用途
流式細(xì)胞儀(Flow Cytometry)流式細(xì)胞儀的概念及其發(fā)展歷史
1.1 流式細(xì)胞儀的基本概念 流式細(xì)胞儀(flow cytonletry,F(xiàn)CM)是對(duì)高速直線流動(dòng)的細(xì)胞或生物微粒進(jìn)行快速定量測(cè)定和分析的儀器,主要包括樣品的液流技術(shù)、細(xì)胞的計(jì)數(shù)和分選技術(shù),計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析技術(shù)等。流式細(xì)胞儀以流式細(xì)胞術(shù)為理論基礎(chǔ),是流體力學(xué)、激光技術(shù)、電子工程學(xué)、分子免疫學(xué)、細(xì)胞熒光化學(xué)和計(jì)算機(jī)等學(xué)科知識(shí)綜合運(yùn)用的結(jié)晶。流式細(xì)胞術(shù)是一種自動(dòng)分析和分選細(xì)胞或亞細(xì)胞的技術(shù)。其特點(diǎn)是:測(cè)量速度快、被測(cè)群體大、可進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量,即對(duì)同一個(gè)細(xì)胞做有關(guān)物理、生物化學(xué)特性的多參數(shù)測(cè)量,且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有效。
1.2 流式細(xì)胞儀的發(fā)展簡(jiǎn)史 最早的流式細(xì)胞儀雛形誕生于1934年,Moldavan提出使懸浮的單個(gè)血紅細(xì)胞流過(guò)玻璃毛細(xì)管,在亮視野下用顯微鏡進(jìn)行計(jì)數(shù),并用光電記錄裝置測(cè)量的設(shè)想。1953年Crosland-Taylor根據(jù)牛頓流體在圓形管中流動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)了流動(dòng)室。其后又經(jīng)過(guò)Coulter、Parker & Horst、Kamentsky、Gohde、Fulwyler、Herzenberg等人的不斷改進(jìn),設(shè)計(jì)了光電檢測(cè)設(shè)備和細(xì)胞分選裝置、完成了計(jì)算機(jī)與流式細(xì)胞儀的物理連接及多參數(shù)數(shù)據(jù)的記錄和分析、開(kāi)創(chuàng)了細(xì)胞的免疫熒光染色及檢測(cè)技術(shù)、推廣流式細(xì)胞儀在臨床上的應(yīng)用。近20年來(lái),隨著流式細(xì)胞儀及其檢測(cè)技術(shù)的日臻完善,人們?cè)絹?lái)越致力于樣品制備、細(xì)胞標(biāo)記、軟件開(kāi)發(fā)等方面的工作,以擴(kuò)大FCM的應(yīng)用領(lǐng)域和使用效果。
宋平根的《流式細(xì)胞術(shù)的原理和應(yīng)用》是迄今為止對(duì)流式細(xì)胞儀及其技術(shù)闡述的最為詳盡和透徹的中文著作。這本書(shū)非常詳細(xì)地介紹了流式細(xì)胞術(shù)的歷史、結(jié)構(gòu)、原理、技術(shù)指標(biāo)等,例舉了其在醫(yī)學(xué)和生物工程中的應(yīng)用,非常適合從事此方面專(zhuān)業(yè)研究的人。由于這本書(shū)是13年前出版的,所以基本上沒(méi)有涉及植物流式細(xì)胞儀檢測(cè)技術(shù)。此外對(duì)于只需要對(duì)流式細(xì)胞儀有些基本認(rèn)識(shí)的人士來(lái)說(shuō),這本書(shū)太復(fù)雜太深?yuàn)W。謝小梅主要介紹了流式細(xì)胞儀在生物工程中的應(yīng)用。楊蕊概括了流式細(xì)胞儀的工作原理,簡(jiǎn)單提及了流式細(xì)胞儀的應(yīng)用。本文在分析這三篇論著或文章的優(yōu)缺點(diǎn)后,用比較通俗的語(yǔ)言介紹了掌握流式細(xì)胞儀檢測(cè)技術(shù)必須了解的一些原理,并對(duì)目前市場(chǎng)上的主流型號(hào)進(jìn)行了客觀的性能概括。2 流式細(xì)胞儀的工作原理和技術(shù)指標(biāo)
2.1 流式細(xì)胞儀工作原理 除電源外,流式細(xì)胞儀主要由四部分組成:流動(dòng)室和液流系統(tǒng):激光源和光學(xué)系統(tǒng);光電管和檢測(cè)系統(tǒng);計(jì)算機(jī)和分析系統(tǒng),其中流動(dòng)室是儀器的核心部件。這四大部件共同完成了信號(hào)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)娜蝿?wù)。
流動(dòng)室和液流系統(tǒng)
流動(dòng)室由樣品管、鞘液管和噴嘴等組成,常用光學(xué)玻璃、石英等透明、穩(wěn)定的材料制作。設(shè)計(jì)和制作均很精細(xì),是液流系統(tǒng)的心臟。樣品管貯放樣品,單個(gè)細(xì)胞懸液在液流壓力作用下從樣品管射出;鞘液由鞘液管從四周流向噴孔,包圍在樣品外周后從噴嘴射出。為了保證液流是穩(wěn)液,一般限制液流速度υ<10m/s。由于鞘液的作用,被檢測(cè)細(xì)胞被限制在液流的軸線上。流動(dòng)室上裝有壓電晶體,受到振蕩信號(hào)可發(fā)生振動(dòng)。
激光源和光學(xué)系統(tǒng)
經(jīng)特異熒光染色的細(xì)胞需要合適的光源照射激發(fā)才能發(fā)出熒光供收集檢測(cè)。常用的光源有弧光燈和激光;激光器又以氬離子激光器為普遍,也有配和氪離子激光器或染料激光器。光源的選擇主要根據(jù)被激發(fā)物質(zhì)的激發(fā)光譜而定。汞燈是最常用的弧光燈,其發(fā)射光譜大部分集中于300~400nm,很適合需要用紫外光激發(fā)的場(chǎng)合。氬離子激光器的發(fā)射光譜中,綠光514nm和藍(lán)光488nm的譜線最強(qiáng),約占總光強(qiáng)的80%;氪離子激光器光譜多集中在可見(jiàn)光部分,以647nm較強(qiáng)。免疫學(xué)上使用的一些熒光染料激發(fā)光波長(zhǎng)在550nm以上,可使用染料激光器。將有機(jī)染料做為激光器泵浦的一種成份,可使原激光器的光譜發(fā)生改變以適應(yīng)需要即構(gòu)成染料激光器。例如用氬離子激光器的綠光泵浦含有Rhodamine6G水溶液的染料激光器,則可得到550~650nm連續(xù)可調(diào)的激光,尤在590nm處轉(zhuǎn)換效率最高,約可占到一半。為使細(xì)胞得到均勻照射,并提高分辨率,照射到細(xì)胞上的激光光斑直徑應(yīng)和細(xì)胞直徑相近。因此需將激光光束經(jīng)透鏡會(huì)聚。光斑直徑d可由下式確定:d=4λf/πD。λ為激光波長(zhǎng);f為透鏡焦距;D為激光束直徑。色散棱鏡用來(lái)選擇激光的波長(zhǎng),調(diào)整反射鏡的角度使調(diào)諧到所需要的波長(zhǎng)λ。為了進(jìn)一步使檢測(cè)的發(fā)射熒光更強(qiáng),并提高熒光訊號(hào)的信噪比,在光路中還使用了多種濾片。帶阻或帶通濾片是有選擇性地使某一濾長(zhǎng)區(qū)段的光線濾除或通過(guò)。例如使用525nm帶通濾片只允許FITC(Fluoresceinisothiocyanate,異硫氰熒光素)發(fā)射的525nm綠光通過(guò)。長(zhǎng)波通過(guò)二向色性反射鏡只允許某一波長(zhǎng)以上的光線通過(guò)而將此波長(zhǎng)以下的另一特定波長(zhǎng)的光線反射。在免疫分析中常要同時(shí)探測(cè)兩種以上的波長(zhǎng)的熒光信號(hào),就采用二向色性反射鏡,或二向色性分光器,來(lái)有效地將各種熒光分開(kāi)。
光電管和檢測(cè)系統(tǒng)
經(jīng)熒光染色的細(xì)胞受合適的光激發(fā)后所產(chǎn)生的熒光是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)而進(jìn)行測(cè)量的。光電倍增管(PMT)最為常用。PMT的響應(yīng)時(shí)間短,僅為ns數(shù)量級(jí);光譜響應(yīng)特性好,在200~900nm的光譜區(qū),光量子產(chǎn)額都比較高。光電倍增管的增益從10到10可連續(xù)調(diào)節(jié),因此對(duì)弱光測(cè)量十分有利。光電管運(yùn)行時(shí)特別要注意穩(wěn)定性問(wèn)題,工作電壓要十分穩(wěn)定,工作電流及功率不能太大。一般功耗低于0.5W;最大陽(yáng)極電流在幾個(gè)毫安。此外要注意對(duì)光電管進(jìn)行暗適應(yīng)處理,并注意良好的磁屏蔽。在使用中還要注意安裝位置不同的PMT,因?yàn)楣庾V響應(yīng)特性不同,不宜互換。也有用硅光電二極管的,它在強(qiáng)光下穩(wěn)定性比PMT好。
從PMT輸出的電信號(hào)仍然較弱,需要經(jīng)過(guò)放大后才能輸入分析儀器。流式細(xì)胞計(jì)中一般備有兩類(lèi)放大器。一類(lèi)是輸出信號(hào)輻度與輸入信號(hào)成線性關(guān)系,稱(chēng)為線性放大器。線性放大器適用于在較小范圍內(nèi)變化的信號(hào)以及代表生物學(xué)線性過(guò)程的信號(hào),例DNA測(cè)量等。另一類(lèi)是對(duì)數(shù)放大器,輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間成常用對(duì)數(shù)關(guān)系。在免疫學(xué)測(cè)量中常使用對(duì)數(shù)放大器。因?yàn)樵诿庖叻治鰰r(shí)常要同時(shí)顯示陰性、陽(yáng)性和強(qiáng)陽(yáng)性三個(gè)亞群,它們的熒光強(qiáng)度相差1~2個(gè)數(shù)量級(jí);而且在多色免疫熒光測(cè)量中,用對(duì)數(shù)放大器采集數(shù)據(jù)易于解釋。此外還有調(diào)節(jié) 便利、細(xì)胞群體分布形狀不易受外界工作條件影響等優(yōu)點(diǎn)。
計(jì)算機(jī)和分析系統(tǒng)
經(jīng)放大后的電信號(hào)被送往計(jì)算機(jī)分析器。多道的道數(shù)是和電信號(hào)的脈沖高度相對(duì)應(yīng)的,也是和光信號(hào)的強(qiáng)弱相關(guān)的。對(duì)應(yīng)道數(shù)年縱坐標(biāo)通常代表發(fā)出該信號(hào)的細(xì)胞相對(duì)數(shù)目。多道分析器出來(lái)的信號(hào)再經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸往微機(jī)處理器編成數(shù)據(jù)文件,或存貯于計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)和軟盤(pán)上,或存于儀器內(nèi)以備調(diào)用。計(jì)算機(jī)的存貯容量較大,可存貯同一細(xì)胞的6~8個(gè)參數(shù)。存貯于計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)可以在實(shí)測(cè)后脫機(jī)重現(xiàn),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,最后給出結(jié)果。除上述四個(gè)主要部分外,還備有電源及壓縮氣體等附加裝置。
2.1.1 信號(hào)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換和傳輸 在壓力作用下,鞘液管中的鞘液被持續(xù)不斷地壓入流動(dòng)室,形成一股穩(wěn)定地連續(xù)的液流,保證了樣本液穩(wěn)定地處于鞘液液流的軸線上,并以單個(gè)細(xì)胞形式直線通過(guò)激光照射區(qū)。激光照射區(qū)又稱(chēng)測(cè)量區(qū),是指液流與激光束垂直相交的點(diǎn)。當(dāng)細(xì)胞攜帶熒光素標(biāo)記物(每種物質(zhì)攜帶的標(biāo)記物不同嗎?)通過(guò)激光照射區(qū)時(shí),產(chǎn)生代表細(xì)胞內(nèi)部不同物質(zhì)、不同波長(zhǎng)的熒光信號(hào),這些信號(hào)以細(xì)胞為中心,向空間360°立體角發(fā)射,產(chǎn)生散射光和熒光信號(hào)。散射光不依賴任何細(xì)胞樣品的制備技術(shù),因此被稱(chēng)為細(xì)胞的物理參數(shù)或固有參數(shù)。散射光又包括前向角散射和測(cè)向角散射。前向角散射與被測(cè)細(xì)胞直徑的平方密切相關(guān),測(cè)向角散射光對(duì)細(xì)胞膜、胞質(zhì)、核膜的折射率更敏感,可提供有關(guān)細(xì)胞內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)和顆粒性質(zhì)的信息。熒光信號(hào)也有二種;一種是細(xì)胞自身在激光照射下發(fā)出的微弱熒光信號(hào),另一種是經(jīng)過(guò)特異熒光素標(biāo)記后的細(xì)胞受激發(fā)照射后得到的熒光信號(hào)。在免疫分析中常要同時(shí)探測(cè)兩種以上波長(zhǎng)的熒光信號(hào),就采用二向色性反射鏡,或二向色性分光器,來(lái)有效地將各種熒光分開(kāi)。
經(jīng)熒光染色的細(xì)胞受到適合的光激發(fā)后產(chǎn)生的熒光是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)而進(jìn)行測(cè)量的。最常用的光電轉(zhuǎn)換器是光電倍增管(PMT)。從PMT輸出的電信號(hào)需要經(jīng)過(guò)放大后才能輸入分析儀器。流式細(xì)胞儀中一般備有兩類(lèi)放大器。一類(lèi)是線性放大器,其輸出信號(hào)與輸入信號(hào)成線性關(guān)系。線性放大器適用于在較小范圍內(nèi)變化的信號(hào)以及代表生物學(xué)線性過(guò)程的信號(hào),如DNA測(cè)量等。另一類(lèi)是對(duì)數(shù)放大器,其輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間成常用對(duì)數(shù)關(guān)系。在免疫學(xué)測(cè)量中常使用對(duì)數(shù)放大器。放大后的電信號(hào)被傳送到計(jì)算機(jī),再經(jīng)模一數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)轿C(jī)處理器形成數(shù)據(jù)文件,保存在計(jì)算機(jī)上。保存在計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)可在脫機(jī)后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。
參數(shù)(例如:細(xì)胞的大小、形態(tài)、質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu))測(cè)量原理
流式細(xì)胞儀可同時(shí)進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量,信息主要來(lái)自特異性熒光信號(hào)及非熒光散射信號(hào)。測(cè)量是在測(cè)量區(qū)進(jìn)行的,所謂測(cè)量區(qū)就是照射激光束和噴出噴孔的液流束垂直相交點(diǎn)。液流中央的單個(gè)細(xì)胞通過(guò)測(cè)量區(qū)時(shí),受到激光照射會(huì)向立體角為2π(360°)的整個(gè)空間散射光線,散射光的波長(zhǎng)和入射光的波長(zhǎng)相同。散射光的強(qiáng)度及其空間分布與細(xì)胞的大小、形態(tài)、質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān),因?yàn)檫@些生物學(xué)參數(shù)又和細(xì)胞對(duì)光線的反射、折射等光學(xué)特性有關(guān)。未遭受任何損壞的細(xì)胞對(duì)光線都具有特征性的散射,因此可利用不同的散射光信號(hào)對(duì)不經(jīng)染色活細(xì)胞進(jìn)行分析和分選。經(jīng)過(guò)固定的和染色處理的細(xì)胞由于光學(xué)性質(zhì)的改變,其散射光信號(hào)當(dāng)然不同于活細(xì)胞。散射光不僅與作為散射中心的細(xì)胞的參數(shù)相關(guān),還跟散射角、及收集散射光線的立體角等非生物因素有關(guān)。
在流式細(xì)胞術(shù)測(cè)量中,常用的是兩種散射方向的散射光測(cè)量:①前向角(即0角)散射(FSC);②側(cè)向散射(SSC),又稱(chēng)90角散射。這時(shí)所說(shuō)的角度指的是激光束照射方向與收集散射光信號(hào)的光電倍增管軸向方向之間大致所成的角度。一般說(shuō)來(lái),前向角散射光的強(qiáng)度與細(xì)胞的大小有關(guān),對(duì)同種細(xì)胞群體隨著細(xì)胞截面積的增大而增大;對(duì)球形活細(xì)胞經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明在小立體角范圍內(nèi)基本上和截面積大小成線性關(guān)系;對(duì)于形狀復(fù)雜具有取向性的細(xì)胞則可能差異很大,尤其需要注意。側(cè)向散射光的測(cè)量主要用來(lái)獲取有關(guān)細(xì)胞內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)的顆粒性質(zhì)的有關(guān)信息。側(cè)向散射光雖然也與細(xì)胞的形狀和大小有關(guān),但它對(duì)細(xì)胞膜、胞質(zhì)、核膜的折射率更為敏感,也能對(duì)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)較大顆粒給出靈敏反映。
在實(shí)際使用中,儀器首先要對(duì)光散射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)光散射分析與熒光探針聯(lián)合使用時(shí),可鑒別出樣品中被染色和未被染色細(xì)胞。光散射測(cè)量最有效的用途是從非均一的群體中鑒別出某些亞群。
熒光信號(hào)主要包括兩部分:①自發(fā)熒光,即不經(jīng)熒光染色細(xì)胞內(nèi)部的熒光分子經(jīng)光照射后所發(fā)出的熒光;②特征熒光,即由細(xì)胞經(jīng)染色結(jié)合上的熒光染料受光照而發(fā)出的熒光,其熒光強(qiáng)度較弱,波長(zhǎng)也與照射激光不同。自發(fā)熒光信號(hào)為噪聲信號(hào),在多數(shù)情況下會(huì)干擾對(duì)特異熒光信號(hào)的分辨和測(cè)量。在免疫細(xì)胞化學(xué)等測(cè)量中,對(duì)于結(jié)合水平不高的熒光抗體來(lái)說(shuō),如何提高信噪比是個(gè)關(guān)鍵。一般說(shuō)來(lái),細(xì)胞成分中能夠產(chǎn)生的自發(fā)熒光的分子(例核黃素、細(xì)胞色素等)的含量越高,自發(fā)熒光越強(qiáng);培養(yǎng)細(xì)胞中死細(xì)胞/活細(xì)胞比例越高,自發(fā)熒光越強(qiáng);細(xì)胞樣品中所含亮細(xì)胞的比例越高,自發(fā)熒光越強(qiáng)。
減少自發(fā)熒光干擾、提高信噪比的主要措施是:①盡量選用較亮的熒光染料;②選用適宜的激光和濾片光學(xué)系統(tǒng);③采用電子補(bǔ)償電路,將自發(fā)熒光的本底貢獻(xiàn)予以補(bǔ)償。
2.1.2 流式細(xì)胞儀分選原理 并不是所有的流式細(xì)胞儀都具有分選功能。流式細(xì)胞儀的分選功能是由細(xì)胞分選器來(lái)完成的。由噴嘴射出的液流柱在電信號(hào)作用下發(fā)生振動(dòng),斷裂形成均勻的小液滴。根據(jù)選定的某個(gè)參數(shù)由邏輯電路判明是否將被分選,而后由充電電路對(duì)選定細(xì)胞液滴充電,帶電液滴攜帶細(xì)胞通過(guò)靜電場(chǎng)而發(fā)生偏轉(zhuǎn),落入收集器中。使用不同孔徑的噴孔及改變液流速度,可能會(huì)改變分選效果。從參數(shù)測(cè)定經(jīng)邏輯選擇再到脈沖充電需要一段延遲時(shí)間。精確測(cè)定延遲時(shí)間是決定分選質(zhì)量的關(guān)鍵,可根據(jù)具體要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
2.1.3 數(shù)據(jù)的顯示和分析 數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)的顯示和分析。單參數(shù)直方圖是使用最多的圖形顯示形式,既可用于定性分析,又可用于定量分析。單參數(shù)直方圖是由X、Y二方向組成的二維平面圖。橫座標(biāo)X是所測(cè)的熒光或散射光的強(qiáng)度,用“道數(shù)”(Channel No.)來(lái)表示。選擇的放大器類(lèi)型不同,標(biāo)度不同??v座標(biāo)Y通常表示被測(cè)細(xì)胞的絕對(duì)數(shù)目。正常情況下,數(shù)據(jù)分析得到的圖形為具有一個(gè)或若干個(gè)峰的曲線圖。對(duì)曲線圖的解釋?xiě)?yīng)該具體問(wèn)題具體分析。
除直方圖外,數(shù)據(jù)顯示方式還包括二維點(diǎn)圖、二維等高圖、假三維圖和列表模式等。二維點(diǎn)圖也是比較常用的數(shù)據(jù)顯示類(lèi)型。它顯示兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)與細(xì)胞相對(duì)數(shù)之間的關(guān)系,也是二維平面圖,橫縱坐標(biāo)可以根據(jù)自己選定的被測(cè)參數(shù)自行決定,點(diǎn)的位置表明了細(xì)胞和顆粒具有的二個(gè)被測(cè)參數(shù)的數(shù)值。二維點(diǎn)圖所提供的信息量要大于單參數(shù)直方圖。
數(shù)據(jù)分析的方法大體可分為參數(shù)法和非參數(shù)法兩大類(lèi)。當(dāng)被檢測(cè)的生物學(xué)系統(tǒng)能夠用某種數(shù)學(xué)模型時(shí)則多使用參數(shù)方法。非參數(shù)分析法不用對(duì)顯示的圖像做任何假設(shè),也不采用數(shù)學(xué)模型,分析程序可以很簡(jiǎn)單,也可能很復(fù)雜。臨床醫(yī)學(xué)較常使用非參數(shù)分析法。
2.2 流式細(xì)胞儀性能的技術(shù)指標(biāo) 流式細(xì)胞儀性能的技術(shù)指標(biāo)主要有熒光分辨率、熒光靈敏度、適用樣品濃度、分選純度等。熒光分辨率是指分辨兩個(gè)相鄰峰的最小距離,通常用變異系數(shù)(CV值)來(lái)表示?,F(xiàn)在市場(chǎng)上主流型號(hào)出廠時(shí)的熒光分辨率應(yīng)該小于2.0%。熒光靈敏度反映了儀器探測(cè)最小熒光光強(qiáng)的能力。一般用熒光微球上可測(cè)出的FITC的最少分子數(shù)來(lái)表示。目前儀器均可達(dá)到1000左右。儀器工作時(shí)樣品濃度一般在105~107細(xì)胞/ml。分析速度/分選速度是指流式細(xì)胞儀每秒種可分析或分選的顆粒數(shù)目。一般分析速度為5000~10000,分選速度控制在1000以下。流式細(xì)胞儀測(cè)量的數(shù)據(jù)是相對(duì)值,因此需要在使用前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)或標(biāo)定。流式細(xì)胞儀的校準(zhǔn)有二個(gè)目的,即儀器的準(zhǔn)直調(diào)整和定量標(biāo)度。通常使用標(biāo)準(zhǔn)微球作為非生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)樣品,雞血紅細(xì)胞做為生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)樣品。主流流式細(xì)胞儀型號(hào)及其特性介紹
目前擁有市場(chǎng)較大份額的公司是美國(guó)的BD(Becton-Dickinson)公司、Beckman-Coulter公司(原名稱(chēng)Coulter)和德國(guó)的Partec公司。
3.1 BD公司流式細(xì)胞儀介紹 BD公司生產(chǎn)的流式細(xì)胞儀都冠以FACs(fluorescence activated cell sorter),即熒光激活細(xì)胞分選器。其型號(hào)種類(lèi)比較齊全,如早期的FACSort、FACS Canto、FACSean。現(xiàn)在市場(chǎng)上供應(yīng)的型號(hào)有五種:FACSCount(小型流式細(xì)胞儀)、FACS CAlibur(流式細(xì)胞儀)、FACSA ria(流式細(xì)胞分選儀)、FACSV antage SETM(多色分析和高速分選流式細(xì)胞儀)、LSR II(數(shù)字化分析型流式細(xì)胞儀)。
FACSCount為精確計(jì)數(shù)淋巴細(xì)胞CD3,CD4,CD8絕對(duì)數(shù)而設(shè)計(jì)的。FACSCalibur是全自動(dòng)多色流式系統(tǒng),偏重于臨床,其整體設(shè)計(jì)幫助臨床醫(yī)生快速實(shí)現(xiàn)常規(guī)免疫表型、CD4T細(xì)胞計(jì)數(shù)、DNA、網(wǎng)織紅細(xì)胞、血小板等臨床分析,兼具分選功能。配備有二根激光管,可同時(shí)檢測(cè)4個(gè)熒光參數(shù)??勺R(shí)別粘聯(lián)細(xì)胞。
BD FACSA ria流式細(xì)胞分選儀為臺(tái)式高速細(xì)胞分選儀,獲取速度達(dá)70,000細(xì)胞/s,分析速度達(dá)50,000/s。使用石英杯流動(dòng)檢測(cè)池固定光路校準(zhǔn)技術(shù)。使用三種激光,多色分析,分析參數(shù)可達(dá)15色。兩管或四管分選,可以使用多種規(guī)格的收集管。液流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)白動(dòng)監(jiān)測(cè)液流斷點(diǎn),檢查堵塞,實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞分選的無(wú)人操作。配件BDACDU裝置,可以在微孔板或載波片上定量分選細(xì)胞。
FACSV antage SETM是在FACSV antage的細(xì)胞分選功能基礎(chǔ)上推出的分選增強(qiáng)型流式細(xì)胞儀。六色熒光分析系統(tǒng),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分選,配置FACS Diva數(shù)字化系統(tǒng),提供全面的配套試劑。速度和功能優(yōu)于FACSV antage。BD LSR II是LSR的數(shù)字化升級(jí)版,其性能介于FACSV antage SE和FACS Calibur之間,是專(zhuān)為生命科學(xué)研究設(shè)計(jì)的臺(tái)式機(jī)。配備固定校準(zhǔn)的紫外激光,四種激光立體空間激發(fā)、十色熒光同時(shí)分析、電子系統(tǒng)數(shù)字化、比較易學(xué)易用。
3.2 Beckman-Coulter公司流式細(xì)胞儀介紹 Beckman-Coulter公司生產(chǎn)的流式細(xì)胞儀以Profile(早期,現(xiàn)已停產(chǎn))和EPICS系列為代表,近年又推出了Cytomics FC500系列。EPICS系列是大型流式細(xì)胞儀,目前市場(chǎng)上有XL、XL-MCL和ALTRA三種型號(hào),其中ALTRA具有分選功能,適用于免疫學(xué)、細(xì)胞生理、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、水質(zhì)分析和植物細(xì)胞分析。Cytomics FC500系列流式細(xì)胞儀體積小,可自動(dòng)進(jìn)行5種顏色的分析,適用于免疫學(xué)檢測(cè),如人類(lèi)HIV診斷。特別是FC500MPL的獨(dú)特設(shè)計(jì)可以在同一系統(tǒng)上使用12×75mm的離心管和24或96孔的平板。特別適合工作量大的實(shí)驗(yàn)室。
這二個(gè)公司主要針對(duì)醫(yī)學(xué)研究和臨床工作進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn),其產(chǎn)品可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究以及臨床檢測(cè)的許多領(lǐng)域,如遺傳、腫瘤、血液、免疫等諸多研究中紅細(xì)胞、T細(xì)胞、淋巴細(xì)胞亞群測(cè)定、檢測(cè)早期細(xì)胞凋亡、腫瘤細(xì)胞免疫測(cè)定等。這二個(gè)公司的流式細(xì)胞儀價(jià)格昂貴,我國(guó)主要購(gòu)買(mǎi)、使用的單位基本上都是一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)。
3.3 Partec公司流式細(xì)胞儀介紹 與BD和Becman-Coutler公司的產(chǎn)品相比,德國(guó)Partec公司生產(chǎn)的流式細(xì)胞儀的共同特點(diǎn)是體積小,造價(jià)低,易操作,便于攜帶,適合植物學(xué)研究,適合邊遠(yuǎn)地區(qū)和發(fā)展中國(guó)家。德國(guó)Partec公司的產(chǎn)品分為三類(lèi):CCA家族、PAS家族和CyFlow家族(Galaxy為早期產(chǎn)品,已停產(chǎn))。CCA家族包括細(xì)胞計(jì)數(shù)分析儀CCA和倍性分析儀PA-I。它是單或雙參數(shù)的臺(tái)式小型機(jī),可以進(jìn)行一些常規(guī)分析,如核DNA測(cè)定(檢測(cè)倍性或細(xì)胞周期)、細(xì)胞計(jì)數(shù)、細(xì)胞凋亡。它的特點(diǎn)是體積小,易操作,價(jià)格低,檢測(cè)范圍廣,可以檢測(cè)多種熒光素(如PI、DAPI、Fluorescein)發(fā)出的熒光。PAS家族包括粒子分析系統(tǒng)PAS、粒子分析系統(tǒng)III(PAS-III)和倍性分析儀PA-II。提供三種激光器的三種組合,可檢測(cè)十余種熒光染料。最多可檢測(cè)和記錄八個(gè)獨(dú)立熒光參數(shù)。倍性分析儀PA能夠在2分鐘內(nèi)自動(dòng)測(cè)量植物的倍性水平,檢測(cè)異倍體??梢詫?duì)葉片、幼苗、種子、果皮、根、花等植物材料進(jìn)行分析。在大多數(shù)植物中,異倍體染色體的檢測(cè)分辨率為±1條染色體。PA-I使用HBO-100汞燈,屬于弧光燈,可產(chǎn)生紫外激發(fā)光和藍(lán)光。PA-II中增加了488nm氬離子激光器,能夠檢測(cè)幾乎所有的熒光染料,如DAPI,Hoeehst,PI,EB,MMC,F(xiàn)ITC,F(xiàn)DA等。汞燈發(fā)光是電流經(jīng)過(guò)氣體時(shí),氣體電離產(chǎn)生的。它能提供最佳的激發(fā)波長(zhǎng)。
CyFlow(R)SL配備三種激光管,可應(yīng)用于諸如人類(lèi)健康、微生物學(xué)、工業(yè)應(yīng)用、過(guò)程控制、生態(tài)學(xué)等研究。如HIV掃描中免疫標(biāo)記細(xì)胞計(jì)數(shù)、食品處理過(guò)程中的微生物計(jì)數(shù)、細(xì)胞凋亡等。它使用l2 V直流電,特別適合邊遠(yuǎn)地區(qū)和發(fā)展中國(guó)家。
國(guó)際上20世紀(jì)80年代開(kāi)始將流式細(xì)胞儀檢測(cè)應(yīng)用到植物的研究中(Galbraith,1983),眾多學(xué)者都認(rèn)為流式細(xì)胞儀是一種準(zhǔn)確、快速的檢測(cè)DNA含量的方法(Michaelson,1991)。應(yīng)用范圍主要是利用流式細(xì)胞儀研究屬內(nèi)、屬間多種植物的DNA含量(Baird,1994;Jacob,1996;HALL,2000)和倍性水平(Costich,1993;Meng,2002)、檢測(cè)體細(xì)胞雜種(Pfosser,1995;Keller,1996)和游離小孢子培養(yǎng)再生株(Kim,2003)的DNA含量。過(guò)去我國(guó)應(yīng)用這一檢測(cè)技術(shù)的植物研究工作者寥寥無(wú)幾,且大多是在國(guó)外實(shí)驗(yàn)室完成的。研究?jī)?nèi)容包括植物生理、程序性死亡、倍性鑒定等。植物研究中使用的流式細(xì)胞儀基本上都是Partec公司的產(chǎn)品,也有少量是BD公司生產(chǎn)的流式細(xì)胞儀。BD公司的產(chǎn)品主要定位于醫(yī)學(xué)研究與應(yīng)用,與Partec產(chǎn)品相比,不太適合從事植物染色體倍性的鑒定。主要體現(xiàn)在不能提供植物樣品制備技術(shù)/試劑,數(shù)據(jù)獲取軟件可同時(shí)檢測(cè)到的倍性數(shù)目少。鑒于目前我國(guó)科研院所中使用較多的是BD公司生產(chǎn)的流式細(xì)胞儀,在下一篇中將會(huì)對(duì)利用BD流式細(xì)胞儀進(jìn)行植物倍性檢測(cè)的技術(shù)和技巧做詳細(xì)報(bào)告。
如何選擇流式細(xì)胞儀
自七十年代出現(xiàn)第一代流式細(xì)胞儀以來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子制造技術(shù)、激光技術(shù)及熒光素合成技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代流式細(xì)胞儀已今非昔比,制造工藝、功能、精確度有了質(zhì)的飛躍。
流式細(xì)胞儀生產(chǎn)廠商推出各種不同型號(hào)的流式細(xì)胞儀來(lái)滿足用戶的不同需要?,F(xiàn)生產(chǎn)流式細(xì)胞的廠商全球至少有六家,各廠商產(chǎn)品又有不同的系列,各具特點(diǎn)。如何從眾多的型號(hào)中挑選出最適合自己的機(jī)型,我們還需從分析應(yīng)用出發(fā),評(píng)估自己的需求來(lái)決定什么樣的流式細(xì)胞儀最具性價(jià)比、最適合自己。⑴、DNA倍體分析
DNA分析是流式細(xì)胞儀最初且是現(xiàn)在應(yīng)用最廣檢測(cè)項(xiàng)目。由于惡性細(xì)胞DNA含量通常與正常細(xì)胞不同,存在異倍體細(xì)胞,所以現(xiàn)有很研究評(píng)價(jià)異倍體細(xì)胞與腫瘤惡性度及其預(yù)后的關(guān)系。DNA含量檢測(cè)還可提供細(xì)胞周期方面的信息,這在細(xì)胞生物學(xué)中運(yùn)用很廣泛。特別地,它可表示出細(xì)胞毒性藥物對(duì)細(xì)胞作用過(guò)程。這些DNA檢測(cè)還可與細(xì)胞表面標(biāo)志物標(biāo)記同時(shí)進(jìn)行,這樣在細(xì)胞混合培養(yǎng)中,可通常追蹤表達(dá)特異標(biāo)志物的細(xì)胞顯示其生長(zhǎng)周期情況。所有方法都是基于染料能與核酸起特異的化學(xué)反應(yīng)并發(fā)射出熒光,常用的染料為PI,DAPI。
流式細(xì)胞儀要求:488nm光源,575nm濾光片。⑵、細(xì)胞生存能力實(shí)驗(yàn)
使用Heochest 33342染料與DNA特異性結(jié)合,后因細(xì)胞活力不同,染料的結(jié)合程度也各異,故可評(píng)估細(xì)胞的活性度。
流式細(xì)胞儀要求:360nm光源,455nm濾光片。⑶、計(jì)數(shù)外周血中檢測(cè)網(wǎng)織紅細(xì)胞
使用TO染料能夠特異性地與RNA結(jié)合,結(jié)合系數(shù)高達(dá)3000,故具有很好的性價(jià)比。流式細(xì)胞儀要求:488nm光源,525nm濾光片,液量絕對(duì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)。
⑷、外周血、骨髓采集物中CD34陽(yáng)性干細(xì)胞計(jì)數(shù),臨床上用于骨髓移植前干細(xì)胞數(shù)理的測(cè)定
使用標(biāo)準(zhǔn)ISHAG方案,需要DNA或其他核染料占用FITC通道,PE標(biāo)記CD34抗體,PE-CY5標(biāo)記CD45抗體。流式細(xì)胞儀要求:488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片,液量絕對(duì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)。⑸、交叉淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞毒實(shí)驗(yàn)
檢測(cè)識(shí)別供體血清中免疫球蛋白與受體粒細(xì)胞之間是否存在反應(yīng)有著重要臨床意義,因?yàn)檫@種反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致移植后發(fā)熱、移植后肺損傷及免疫性粒細(xì)胞缺乏癥。流式細(xì)胞儀可檢測(cè)全血樣本與血清孵育后粒細(xì)胞上結(jié)合的人免疫球蛋白。FITC標(biāo)記人免疫球蛋白抗體、PE標(biāo)記粒細(xì)胞表面標(biāo)志物、PE-CY5標(biāo)記HLA抗體。流式細(xì)胞儀要求:488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。⑹、血小板自身抗體檢測(cè)
血小板自身抗體識(shí)別人血小板抗原,會(huì)引起各種臨床相關(guān)癥狀,如新生兒自免性血小板減少癥、輸血后紫癜、難治性血小板減少。流式細(xì)胞可快速準(zhǔn)確地檢測(cè)血小板自身抗體。FITC標(biāo)記抗人免疫球蛋白抗體、PE標(biāo)記識(shí)別血小板抗體。
流式細(xì)胞儀要求:488nm光源,525nm、575nm濾光片。⑺、移植交叉配型
原細(xì)胞毒實(shí)驗(yàn),主要用于避免移植物超急性排拆反應(yīng)。流式細(xì)胞儀用于監(jiān)測(cè)T或B細(xì)胞是否受到受體血清中免疫球蛋白攻擊,作為HLA配型前的預(yù)實(shí)驗(yàn)。流式細(xì)胞儀因其高精確性已成為該領(lǐng)域內(nèi)的金標(biāo)準(zhǔn)。FITC標(biāo)記抗人免疫球蛋白抗體、PE標(biāo)記識(shí)別T細(xì)胞CD3或B細(xì)胞CD29抗體。儀器要求:488nm光源,525nm、575nm濾光片。⑻、檢測(cè)細(xì)胞經(jīng)抗原或細(xì)胞有絲分裂刺激后活化效應(yīng)
淋巴細(xì)胞早期活化指標(biāo)CD69可用來(lái)檢測(cè)免疫治療效果。流式細(xì)胞使用三色分析可監(jiān)測(cè)淋巴細(xì)胞各亞群活化情況:FITC標(biāo)記的CD3抗體、PE標(biāo)記的CD8抗體、PE-CY5標(biāo)記的CD69抗體。流式細(xì)胞儀要求:488nm光源,525nm、575nm、575nm濾光片。⑼、檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)因子(TH1/TH2細(xì)胞檢測(cè))
未活化的淋巴細(xì)胞所分泌的細(xì)胞因子極少,用流式細(xì)胞儀很難檢測(cè)出來(lái),因此在檢測(cè)前需刺激活化?;罨玫拇碳に貫镻MA 佛波酯+Ionomycin。淋巴細(xì)胞在刺激素的作用下,活化分泌細(xì)胞因子到細(xì)胞外。因流式細(xì)胞儀只能對(duì)細(xì)胞表面或內(nèi)部的抗原進(jìn)行檢測(cè),如細(xì)胞因子分泌到細(xì)胞外則檢測(cè)不到,因此必須阻止細(xì)胞因子的分泌。抑制細(xì)胞因子分泌的試劑為Brefedlin A或Monensin。Th1/Th2細(xì)胞首先是CD4+T細(xì)胞,因此存在著用CD4來(lái)設(shè)定細(xì)胞群的問(wèn)題。我們知道CD4不但在T 細(xì)胞上表達(dá),還在所有的單核細(xì)胞上表達(dá),因此單獨(dú)用CD4設(shè)門(mén)無(wú)法將CD4+T細(xì)胞區(qū)分開(kāi)來(lái)。那么我們用CD3和CD4雙參數(shù)設(shè)門(mén)是否可以呢?回答是否定的。因?yàn)樵诜鸩サ拇碳ぷ饔孟翪D4 抗原的表達(dá)會(huì)迅速下調(diào),甚至完全喪失,所以不適合于設(shè)門(mén)。用CD3和CD8設(shè)門(mén),因CD8不受佛波脂的影響且絕大多數(shù)CD3+CD8-的細(xì)胞都是CD3+CD4+細(xì)胞,因此可用CD3+CD8-細(xì)胞群來(lái)確定CD4+T細(xì)胞群。FITC標(biāo)記CD8,PE標(biāo)記IL-4和,PE-CY5標(biāo)記IFN-r,APC或PE-CY7標(biāo)記CD3。
流式細(xì)胞儀要求:488nm或633nm(僅限APC染料)光源,525nm、575nm、675nm,767nm濾光片。⑽、細(xì)胞增殖狀態(tài)檢測(cè)
核增殖抗PCNA、Ki67、BrdUrd用于衡量細(xì)胞增殖分裂狀況,在評(píng)估腫瘤預(yù)后有重要意義。為些標(biāo)志物的檢測(cè)一般同細(xì)胞表面標(biāo)志物同時(shí)檢測(cè)。FITC標(biāo)記PCNA或Ki67或BrdUrd,PE或(并)PE-CY5標(biāo)記細(xì)胞表面標(biāo)志物。
流式細(xì)胞儀要求:488nm或633nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。⑾、染色體分析
流式細(xì)胞儀染色分析運(yùn)用兩種特異性染料:Hoechest33258與核苷酸AT結(jié)合;Chromomycin A3與GC相結(jié)合。從而在雙參數(shù)坐標(biāo)上根據(jù)染色體ATCG含量的不同識(shí)別各種染色體。平時(shí)進(jìn)行的染色體分析耗時(shí)且需要操作者極具經(jīng)驗(yàn),而用流式細(xì)胞儀時(shí)可快速地識(shí)別出異常染色體,如加配分選系統(tǒng)可將這些異常染色體分選出來(lái)作進(jìn)一步分析。
流式細(xì)胞儀要求:360nm或488nm光源,450nm、580nm濾光片。⑿、BrdUrd標(biāo)記追蹤細(xì)胞分化
通過(guò)細(xì)胞分化時(shí)涉入溴化尿嘧啶,再使用抗BrdUrd抗體及PI核酸染料可精確識(shí)別它們。在流式細(xì)胞儀上可清楚地識(shí)別出處于G1、S、G2、M期的細(xì)胞,在腫瘤研究中有著重要作用。流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm濾光片。⒀、淋巴細(xì)胞亞群分析
外周血CD3、CD4、CD8、CD19、NK等各類(lèi)淋巴細(xì)胞亞群定量分析。
流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm濾光片,液量絕對(duì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)。⒁、白血病免疫分型
CD45設(shè)門(mén)三色白血病免疫分型。
流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。最少三色熒光,參數(shù)越多檢測(cè)越為靈敏。⒂、血小板分析
血小板活化實(shí)驗(yàn)、血小板功能分析。血小板識(shí)別抗體及相應(yīng)活化指標(biāo)。
流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片,液量絕對(duì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)。⒃、白血病、淋巴瘤微小殘留病灶檢測(cè)
根據(jù)初診免疫分型結(jié)果,多參數(shù)聯(lián)合設(shè)門(mén)檢測(cè)是否有殘留白血病細(xì)胞,監(jiān)測(cè)白血病的復(fù)發(fā)。T系白血病微小殘留病灶檢測(cè)
流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片,液量絕對(duì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)。B系白血病微小殘留病灶檢測(cè),液量絕對(duì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)
流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。最少三色熒光,參數(shù)越多檢測(cè)越為靈敏。
髓系白血病微小殘留病灶檢測(cè),液量絕對(duì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)
流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。最少三色熒光,參數(shù)越多檢測(cè)越為靈敏。
⒄、細(xì)胞凋亡分析
DNA凋亡峰檢測(cè)、ANNEXIN-V/PI雙染法凋亡檢測(cè)。流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm濾光片。⒅、腫瘤耐藥分析
P-gp、LRP、MRP、BCRP各類(lèi)耐藥蛋白表達(dá)及功能檢測(cè)。流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。⒆、強(qiáng)直性脊柱炎診斷
檢測(cè)淋巴細(xì)胞B27表達(dá)強(qiáng)度及百分比,診斷強(qiáng)直性脊柱炎。流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。⒇、PNH診斷
外周血或骨髓檢測(cè)淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞、紅細(xì)胞或單核細(xì)胞CD55、CD59表達(dá)強(qiáng)度或百分比,確診夜間陣發(fā)性血紅蛋白尿。
流式細(xì)胞儀要求: 488nm光源,525nm、575nm、675nm濾光片。
第二篇:凈化工作臺(tái)原理和用途
凈化工作臺(tái)原理和用途
凈化工作臺(tái)原理的潔凈環(huán)境是在特定的空間內(nèi),潔凈空氣(進(jìn)濾空氣)按設(shè)定的方向流動(dòng)而形成的。以氣流方向來(lái)分,現(xiàn)有的超凈工作臺(tái)可分為垂直式,由內(nèi)向外式以及側(cè)向式。從操作質(zhì)量和對(duì)環(huán)境的影響來(lái)考慮,以垂直式較優(yōu)越。由供氣濾板提供的潔凈空氣以一個(gè)特定的速度下降通過(guò)操作區(qū),在大約操作區(qū)的中間分開(kāi),由前端空氣吸入孔和后吸氣窗吸走,在操作區(qū)下部前后部吸入的空氣混合在一起,并由鼓風(fēng)機(jī)泵入后正壓區(qū),在機(jī)器的上部,30%的氣體通過(guò)排氣濾板從頂部排出,大約70%的氣體通過(guò)供氧濾板重新進(jìn)入操作區(qū)。為補(bǔ)充排氣口排出的空氣,同體積的空氣通過(guò)操作口從房間空氣中得到補(bǔ)充。這些空氣絕對(duì)不會(huì)進(jìn)入操作區(qū),只是形成一個(gè)空氣屏障。凈化工作臺(tái)用途:廣泛適用于醫(yī)藥衛(wèi)生、生物制藥、食品、醫(yī)學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、光學(xué)、電子、無(wú)菌室實(shí)驗(yàn)、無(wú)菌微生物檢驗(yàn)、植物組培接種等需要局部潔凈無(wú)菌工作環(huán)境的科研和生產(chǎn)部門(mén)。也可連接成裝配生產(chǎn)線具有低噪聲、可移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)。它是一種提供局部高潔凈度工作環(huán)境通用性較強(qiáng)的空氣凈化設(shè)備,它的使用對(duì)改善工藝條件,提高產(chǎn)品質(zhì)量和增大成品率均有良好效果。相關(guān)資料:http://
第三篇:冶金原理自己總結(jié)
1.熔渣主要由冶金原料中的氧化物或冶金過(guò)程中生成的氧化物組成的熔體。
2.熔渣組分的來(lái)源:
礦石或精礦中的脈石;
為滿足冶煉過(guò)程需要而加入的熔劑;
冶煉過(guò)程中金屬或化合物(如硫化物)的氧化產(chǎn)物;
被熔融金屬或熔渣侵蝕和沖刷下來(lái)的爐襯材料.3.冶煉渣(熔煉渣):是在以礦石或精礦為原料、以粗金屬或熔锍為冶煉產(chǎn)物的熔煉過(guò)程中生成的主要作用——匯集爐料(礦石或精礦、燃料、熔劑等)中的全部脈石成分、灰分以及大部分雜質(zhì),從而使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物(金屬、熔锍等)分離。
4.精煉渣(氧化渣):是粗金屬精煉過(guò)程的產(chǎn)物。
主要作用——捕集粗金屬中雜質(zhì)元素的氧化產(chǎn)物,使之與主金屬分離。
5.富集渣:是某些熔煉過(guò)程的產(chǎn)物。
作用——使原料中的某些有用成分富集于爐渣中,以便在后續(xù)工序中將它們回收利用。
6.合成渣:是指由為達(dá)到一定的冶煉目的、按一定成分預(yù)先配制的渣料熔合而成的爐渣。如電渣重熔用渣、鑄鋼用保護(hù)渣、鋼液爐外精煉用渣等。
這些爐渣所起的冶金作用差別很大。
例如,電渣重熔渣一方面作為發(fā)熱體,為精煉提供所需要的熱量;另一方面還能脫出金屬液中的雜質(zhì)、吸收非金屬夾雜物。
保護(hù)渣的主要作用是減少熔融金屬液面與大氣的接觸、防止其二次氧化,減少金屬液面的熱損失。
7.熔渣的其它作用:
作為金屬液滴或锍的液滴匯集、長(zhǎng)大和沉降的介質(zhì);
在豎爐(如鼓風(fēng)爐)冶煉過(guò)程中,爐渣的化學(xué)組成直接決定了爐缸的最高溫度;
在許多金屬硫化礦物的燒結(jié)焙燒過(guò)程中,熔渣是一種粘合劑;
在金屬和合金的精煉時(shí),熔渣覆蓋在金屬熔體表面,可以防止金屬熔體被氧化性氣體氧化,減小有害氣體(如H2、N2)在金屬熔體中的溶解。
8.熔渣的副作用:
熔渣對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕和機(jī)械沖刷;
爐渣帶走了大量熱量;
渣中含有各種有價(jià)金屬.9.熔鹽——鹽的熔融態(tài)液體通常指無(wú)機(jī)鹽的熔融體
10.熔锍——多種金屬硫化物(如FeS、Cu2S、Ni3S2、CoS等)的共熔體.11.從平面投影圖繪制等溫截面圖步驟:
將平面投影圖中給定溫度以外的等溫線、溫度高于給定溫度的部分界線(fe1)去掉
將界線與給定溫度下的等溫線的交點(diǎn)(f)與該界線對(duì)應(yīng)二組元的組成點(diǎn)相連接,形成結(jié)線三角形(BfC)
去掉余下的界線(Ef,Ee2,Ee3)
在液–固兩相區(qū)畫(huà)出一系列結(jié)線
標(biāo)出各相區(qū)的平衡物相
用 “邊界規(guī)則”檢查所繪制的等溫截面圖
12.加速石灰塊的溶解或造渣的主要措施:
降低爐渣熔化溫度
提高熔池溫度
加入添加劑或熔劑(如MgO、MnO、CaF2、Al2O3、Fe2O3)等。
增大渣中∑FeO含量
顯著降低C2S初晶面的溫度;
破壞C2S殼層,促進(jìn)石灰塊的溶解。
13.熔化性溫度——粘度由平緩增大到急劇增大的轉(zhuǎn)變溫度。
14.熔化溫度 —— 冶金熔體由其固態(tài)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時(shí)的溫度。
15.熔渣可分為兩種:氧化渣和還原渣。
氧化渣——能向金屬液輸送氧、使金屬液被氧飽和或使金屬液中的雜質(zhì)氧化的渣。還原渣——能從金屬液中吸收氧、即發(fā)生金屬液脫氧過(guò)程的渣。
16.熔渣的供氧能力或吸收氧的能力取決于熔渣中與金屬液中氧勢(shì)的相對(duì)大小。
當(dāng)熔渣中的氧勢(shì)大于金屬液中的氧勢(shì)時(shí),此爐渣為氧化性渣。
當(dāng)熔渣中的氧勢(shì)小于金屬液中的氧勢(shì)時(shí),此爐渣為還原性渣。
17.金屬氧化物分解壓的大小是衡量氧化物穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)。
氧化物的分解壓愈大,此氧化物愈不穩(wěn)定,愈容易分解析出金屬;
分解壓愈小,此氧化物愈穩(wěn)定;要使它分解就需要更高的溫度或更高的真空度。
18.降低生成物活度aXA、aMe
◆ 當(dāng)生成物XA不是純物質(zhì),而是處于某種溶液(熔體)中或形成另一復(fù)雜化合物時(shí),其活度小于1,對(duì)還原反應(yīng)有利。
◆ 當(dāng)生成物XA或Me為氣態(tài)時(shí),降低生成物的分壓,對(duì)還原反應(yīng)有利。?
◆ 當(dāng)生成物Me處于合金狀態(tài),其活度小于1,對(duì)還原反應(yīng)有利。?
19.降低反應(yīng)物(MeA、X)的活度對(duì)還原反應(yīng)不利
◆ 當(dāng)反應(yīng)物MeA及還原劑X處于溶液狀態(tài),或以復(fù)雜化合物形態(tài)存在時(shí),不利于還原反應(yīng)?!?當(dāng)還原劑X為氣體,其分壓小于P?時(shí),不利于還原反應(yīng)。
20.對(duì)還原劑X的基本要求
◆ X對(duì)A的親和勢(shì)大于Me對(duì)A的親和勢(shì)。
◆ 還原產(chǎn)物XA易與產(chǎn)出的金屬分離;
◆ 還原劑不污染產(chǎn)品——不與金屬產(chǎn)物形成合金或化合物。
◆ 價(jià)廉易得。
21.H2、CO還原金屬氧化物的比較
在1083 K(810 oC)以上,H2的還原能力較CO強(qiáng);在1083 K以下,CO的還原能力較H2強(qiáng)。
MeO的CO還原反應(yīng),有些是吸熱的,有些是放熱的;MeO的H2還原反應(yīng)幾乎都是吸熱反應(yīng)。
H2在高溫下具有較強(qiáng)的還原能力,且生成的H2O較易除去;
H2的擴(kuò)散速率大于CO,用H2代替CO作還原劑可以提高還原反應(yīng)的速率。
用H2作還原劑可以得到不含碳的金屬產(chǎn)品;而用CO作還原劑常因滲碳作用而使金屬含碳
22.金屬熱還原法——以活性金屬為還原劑,還原金屬氧化物或鹵化物以制取金屬或其合金的過(guò)程。
用CO、H2作還原劑只能還原一部分氧化物;
用C作還原劑時(shí),隨著溫度的升高可以還原更多的氧化物,但高溫受到能耗和耐火材料的限制;
對(duì)于吉布斯自由能圖中位置低的穩(wěn)定性很高的氧化物,只能用位置比其更低的金屬來(lái)還原; 硫化物、氯化物等也可用金屬來(lái)還原;
金屬熱還原可在常壓下進(jìn)行,也可在真空中進(jìn)行。
23.還原劑的選擇
還原劑和被還原金屬生成化合物的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能及生成熱應(yīng)有足夠大的差值,以便盡可能不由外部供給熱量并能使反應(yīng)完全地進(jìn)行;
還原劑在被提取金屬中的溶解度要小或容易與之分離;
形成的爐渣應(yīng)易熔,比重要小,以利于金屬和爐渣的分離;
還原劑純度要高,以免污染被還原金屬;
應(yīng)盡量選擇價(jià)格便宜和貨源較廣的還原劑。
24.影響氧化精煉過(guò)程除雜效果的因素
1)溫度
◆ 金屬中許多雜質(zhì)的氧化過(guò)程為放熱過(guò)程,升高溫度對(duì)精煉除雜反應(yīng)不利。
◆ 煉鋼過(guò)程中硅、錳、鉻、磷氧化反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小,升高溫度不利于這些雜質(zhì)的氧化。
2)熔渣的成分
◆ 渣的酸堿度影響渣中氧化物的活度。
◆ 當(dāng)生成的雜質(zhì)氧化物為酸性(如SiO2,P2O5等)時(shí),則在堿性渣中其活度小,有利于其除去。
◆ 當(dāng)雜質(zhì)氧化產(chǎn)物為堿性氧化物時(shí),則爐渣應(yīng)保持為酸性。
◆ 渣中主金屬氧化物(MeO)的活度對(duì)氧化精煉有重大影響。
3)金屬相的成分
金屬相的成分將影響雜質(zhì)A的活度系數(shù)f[A]。
4)雜質(zhì)的性質(zhì)
25.熔析精煉的類(lèi)型
1、冷卻凝析精煉
將具有二元共晶型的液態(tài)粗金屬熔體緩慢冷卻到稍高于共晶溫度,雜質(zhì)以固體(或固溶體)析出并浮于金屬熔體的表面上,使固相與液相分離。
2、加熱熔析精煉
將具有二元共晶型的固態(tài)粗金屬加熱到稍高于共晶溫度,雜質(zhì)含量接近共晶組成的熔體,沿傾斜的爐底流出,而雜質(zhì)仍留在固相中。
26.熔析過(guò)程的主要影響因素
溫度
過(guò)程溫度愈按近共晶溫度,提純效果愈好。
粗金屬成份
粗金屬中某些其化雜質(zhì)的存在,可能形成溶解度更小的化合物,提高精煉效果。
27.粗鉛的加鋅除銀與其它化學(xué)精煉(萃取精煉)
原理:在熔融粗金屬中加入第三種金屬,該金屬與粗金屬中的雜質(zhì)形成高熔點(diǎn)化合物而從熔融粗金屬析出,從而實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的分離。
應(yīng)用:粗鉛加鋅除銀;粗鉛加鈣、鎂除鉍精煉;粗鉛加鋁除銀;鐵水加鉛脫銅
第四篇:各種破碎機(jī)工作原理、用途、組成
各種破碎機(jī)工作原理、用途、組成
一、輥式破碎機(jī) 1工作原理
對(duì)輥式破碎機(jī)將破碎物料經(jīng)給料口落入兩輥?zhàn)又g,進(jìn)行擠壓破碎,成品物料自然落下。遇有過(guò)硬或不可破碎物時(shí),對(duì)輥式破碎機(jī)的輥?zhàn)涌蓱{液壓缸或彈簧的作用自動(dòng)退讓?zhuān)馆佔(zhàn)娱g隙增大,過(guò)硬或不可破碎物落下,從而保護(hù)機(jī)器不受損壞。相向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩輥?zhàn)佑幸欢ǖ拈g隙,改變間隙,即可控制產(chǎn)品最大排料粒度。雙輥破碎機(jī)是利用一對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輥,四輥破碎機(jī)則是利用兩對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輥進(jìn)行破碎作業(yè)。
齒輥式破碎機(jī)主要采用特殊耐磨齒輥高速旋轉(zhuǎn)對(duì)物料進(jìn)行劈裂破碎(傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī)采用低速擠壓破碎),形成了高生產(chǎn)率的機(jī)理。兩輥表面都是帶鋸齒的輥式破碎機(jī)對(duì)物料主要起到劈碎和撕裂的作用,同時(shí)具有擠壓研磨破碎的作用。破碎齒呈螺旋形布置,入料中的小顆粒很容易通過(guò)破碎輥之間的間隙排出,大塊則利用齒的剪切和拉伸力來(lái)進(jìn)行破碎,改善了傳統(tǒng)破碎機(jī)中物料不受控制一律破碎的情況。2組成
該系列對(duì)輥破碎機(jī)主要由輥輪組成、輥輪支撐軸承、壓緊和調(diào)節(jié)裝置以及驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成。3用途
該設(shè)備主要是完成物料的大塊破碎工作,適用于在水泥,化工,電力,冶金,建材,耐火材料等工業(yè)部門(mén)破碎中等硬度的物料,更適用于大型煤礦或選煤廠原煤(含矸石)的破碎。4影響輥皮磨損的因素
影響輥皮磨損的因素主要有:被破碎物料的硬度和粒度、輥皮的材質(zhì)、輥?zhàn)拥囊?guī)格尺寸和表面形狀、給礦方式等。
(1)物料分布盡量均勻,以減少輥?zhàn)颖砻娉霈F(xiàn)的環(huán)狀溝槽與輥皮磨損程度。(2)在破碎機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中,尤其是粗碎過(guò)程中,要注意給礦塊的大小,防止給礦塊過(guò)大,造成破碎機(jī)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng),從而嚴(yán)重磨損輥皮。(3)選擇耐磨性能好的輥皮,可減少輥皮的磨損程度,從而延長(zhǎng)輥?zhàn)拥氖褂脡勖?(4)給礦機(jī)的長(zhǎng)度應(yīng)該與輥?zhàn)拥拈L(zhǎng)度保持一致,以保證沿著輥?zhàn)娱L(zhǎng)度而均勻給礦。另外,為了連續(xù)進(jìn)行給礦,給礦機(jī)的速度應(yīng)該比棍子的速度要快1-3倍。
(5)經(jīng)常檢查破碎產(chǎn)品的粒度,且應(yīng)該在一定時(shí)間內(nèi)將其中一個(gè)輥?zhàn)友剌S向移動(dòng)一次,移動(dòng)距離大約等于給礦粒徑的1/3即可。
此外,還要注意輥?zhàn)拥臐?rùn)滑,并需要在安全罩子上留有檢查孔,方便觀察輥皮的磨損情況。5新型輥式破碎機(jī)
新型破碎機(jī)在技術(shù)上的進(jìn)步主要是取消了原雙輥破碎機(jī)的退讓彈簧保險(xiǎn)裝置,將雙破碎輥固定,破碎齒使用新的技術(shù)和材料來(lái)防止難碎硬物損壞破碎齒,從而可嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品中的過(guò)大顆粒。
雙齒輥破碎機(jī)采用對(duì)轉(zhuǎn)方式,破碎齒采用子彈頭式,表面堆焊硬質(zhì)合金,強(qiáng)度大,破碎效率高并且磨損后便于修復(fù)。
齒輥上的破碎板采用拼裝式,破碎齒在韌性較好的鑄基體上堆焊硬質(zhì)合金,不但強(qiáng)度大,可破碎難碎硬物,而且破碎齒“寧彎不折”。當(dāng)難碎硬物卡彎破碎齒,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需更換破碎板而可將破碎齒直接修復(fù)。在兩側(cè)壁上分別裝有梳齒板,有兩個(gè)作用:①使破碎過(guò)程完全為剪切、拉伸破碎,不易產(chǎn)生過(guò)粉碎物;②起棒條篩的作用。可通過(guò)需破碎的物料,而篩掉不需破碎的大塊物料,可嚴(yán)格地控制碎后產(chǎn)品的粒度,使碎后物料的三維尺寸都能得到控制。兩齒輥分別向各自的側(cè)壁方向旋轉(zhuǎn),也可以保證入料中已經(jīng)達(dá)到要求粒度的物料不再二次破碎。從齒輥間的排料口和齒輥與梳齒板間的排料口直接排出,從而減少能量消耗和因擠壓破碎產(chǎn)生的過(guò)粉碎。
二、球磨機(jī) 1工作原理
球磨機(jī)是由水平的筒體,進(jìn)出料空心軸及磨頭等部分組成,筒體為長(zhǎng)的圓筒,筒內(nèi)裝有研磨體,筒體為鋼板制造,有鋼制襯板與筒體固定,研磨體一般為鋼制圓球,并按不同直徑和一定比例裝入筒中,研磨體也可用鋼段。根據(jù)研磨物料的粒度加以選擇,物料由球磨機(jī)進(jìn)料端空心軸裝入筒體內(nèi),當(dāng)球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候,研磨體由于慣性和離心力作用,摩擦力的作用,使它附在筒體襯板上被筒體帶走,當(dāng)被帶到一定的高度時(shí)候,由于其本身的重力作用而被拋落,下落的研磨體像拋射體一樣將筒體內(nèi)的物料給擊碎。
物料由進(jìn)料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進(jìn)入磨機(jī)第一倉(cāng),該倉(cāng)內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板,內(nèi)裝各種規(guī)格鋼球,筒體轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力將鋼球帶到一定高度后落下,對(duì)物料產(chǎn)生重?fù)艉脱心プ饔谩N锪显诘谝粋}(cāng)達(dá)到粗磨后,經(jīng)單層隔倉(cāng)板進(jìn)入第二倉(cāng),該倉(cāng)內(nèi)鑲有平襯板,內(nèi)有鋼球,將物料進(jìn)一步研磨。粉狀物通過(guò)卸料箅板排出,完成粉磨作業(yè)。
筒體在回轉(zhuǎn)的過(guò)程中,研磨體也有滑落現(xiàn)象,在滑落過(guò)程中給物料以研磨作用,為了有效的利用研磨作用,對(duì)物料粒度較大的一般二十目磨細(xì)時(shí)候,把磨體筒體用隔倉(cāng)板分隔為二段,即成為雙倉(cāng),物料進(jìn)入第一倉(cāng)時(shí)候被鋼球擊碎,物料進(jìn)入第二倉(cāng)時(shí)候,鋼段對(duì)物料進(jìn)行研磨,磨細(xì)合格的物料從出料端空心軸排出,對(duì)進(jìn)料顆粒小的物料進(jìn)行磨細(xì)時(shí)候,如砂二號(hào)礦渣,粗粉煤灰,磨機(jī)筒體可不設(shè)隔板,成為一個(gè)單倉(cāng)筒磨,研磨體也可以用鋼段。
原料通過(guò)空心軸頸給入空心圓筒進(jìn)行磨碎,圓筒內(nèi)裝有各種直徑的磨礦介質(zhì)(鋼球、鋼棒或礫石等)。當(dāng)圓筒繞水平軸線以一定的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時(shí),裝在筒內(nèi)的介質(zhì)和原料在離心力和摩擦力的作用下,隨著筒體達(dá)到一定的高度,當(dāng)自身的重力大于離心力時(shí),便脫離筒體內(nèi)壁拋射下落或滾下,由于沖擊力而擊碎礦石。同時(shí)在磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,磨礦介質(zhì)相互間的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)原料也產(chǎn)生研磨作用。磨碎后的物料通過(guò)空心軸頸排出。
2球磨機(jī)襯板
2.1球磨機(jī)粗磨倉(cāng)襯板 2.1.1 磨損機(jī)理:通常粗磨倉(cāng)入磨粒度為15-25 mm,研磨體平均球徑75mm左右,最大球徑Φ90mm。磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí),球和物料以較大的沖擊力鑿削襯板;球在下落的滑動(dòng)或滾動(dòng)中擠壓物料,物料尖角切削襯板,因此粗磨倉(cāng)襯板磨損機(jī)理是以高應(yīng)力沖擊鑿削磨損為主,擠壓切削磨損為輔。2.1.2材料的選擇
粗磨倉(cāng)襯板受高應(yīng)力沖擊要求材料有足夠韌性,受切削磨損要求材料有高硬度。根據(jù)磨損原理,材料硬度(Hm)應(yīng)達(dá)到物料硬度(Ha)的0.8-1.2倍,即Hm/ Ha=0.8-1.2,水泥熟料硬度為HV500-550,相當(dāng)于HRC49-53。所以襯板材料硬度應(yīng)在HRC50以上才耐磨,同時(shí)要求沖擊韌性>ak10J/ cm2才能不開(kāi)裂,滿足安全使用要求。因此粗磨倉(cāng)襯板應(yīng)選擇中碳多元合金鋼及類(lèi)似合金鋼材料,硬度>HRC48,沖擊韌性>ak15J/ cm2,使用壽命可達(dá)2-3年。
如果磨前有細(xì)碎機(jī)或輥壓機(jī)作預(yù)粉磨,并采用單螺孔的溝槽襯板結(jié)構(gòu),應(yīng)選擇高鉻鑄鐵,使用壽命可達(dá)8年以上。2.2磨頭端襯板
2.2.1磨損機(jī)理:磨頭端襯板在粗磨倉(cāng)進(jìn)料端,物料粒度大,平均球徑大,受磨球和物料的側(cè)沖擊力大,磨損機(jī)理為高應(yīng)力沖擊鑿削磨損和切削沖刷,特別是中間部位磨損最大。2.2.2材料的選擇
磨頭端襯板應(yīng)選擇韌性高、耐沖擊、硬度高的抗切削材料,應(yīng)選擇中碳多元合金鋼,使用壽命可比高錳鋼提高一倍。
小于Φ3米磨機(jī)的單塊磨頭端襯板,應(yīng)在磨損最大部位加厚。
大于Φ3米的大型磨機(jī)磨頭端襯板,應(yīng)在徑向上分2-4圈,減小單塊磨頭襯板的尺寸,可選擇高鉻鑄鐵類(lèi)耐磨材料,使用壽命可比高錳鋼提高3-4倍。2.2.3防止磨損措施 ①磨損區(qū)局部加厚
a平面形局部加厚,在磨頭襯板最大磨損區(qū)域處等厚度地加厚某一個(gè)寬度。b圓弧形局部加厚,在磨頭襯板最大磨損區(qū)域用圓弧來(lái)加厚此處。c三角形局部加厚,在磨頭襯板最大磨損區(qū)域用三角形來(lái)加厚此處。②設(shè)置徑向凸棱
在磨頭襯板上設(shè)置適當(dāng)寬度和厚度的徑向凸棱,它一方面可以減小磨頭襯板與研磨體和被粉磨物料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而提高磨頭襯板的使用壽命并能保證其磨損比較均勻;另一方面,徑向凸棱還有增加摩擦系數(shù),使鋼球提升得更高以及使鋼球進(jìn)行合理分級(jí)的作用。凸棱可設(shè)置在中間或邊緣。凸棱的高度建議在20mm左右。同時(shí)采用局部加厚與設(shè)置凸棱效果更好。2.3磨機(jī)隔倉(cāng)板 2.3.1 磨損機(jī)理:粗磨倉(cāng)的鋼球?qū)Ω魝}(cāng)板進(jìn)行側(cè)沖擊鑿削磨損,物料對(duì)隔倉(cāng)板篦縫進(jìn)行擠壓沖刷磨損。
對(duì)于小于Φ3米磨機(jī)的單層隔倉(cāng)板,為懸臂梁式安裝,受力情況惡劣,因此材料韌性要好,沖擊韌性>ak25J/ cm2,硬度HRC45-50。對(duì)于雙層隔倉(cāng)板的篦板,特別是在徑向上分2-4圈的單塊小尺寸隔倉(cāng)篦板,受力情況改善,對(duì)材料韌性的要求減小。
2.3.2材料的選擇
隔倉(cāng)板不適宜選用高錳鋼,因?yàn)橐桩a(chǎn)生塑性變形,堵塞篦縫,且加工硬化不足,壽命短。應(yīng)選擇中碳多元合金鋼及類(lèi)似合金鋼材料,使用壽命可比高錳鋼提高1-2倍。雙層隔倉(cāng)篦板還可選擇高鉻鑄鐵類(lèi)耐磨材料,使用壽命可比高錳鋼提高3-4倍。
三、顎式破碎機(jī) 1類(lèi)型及用途
顎式破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、建材、化工、冶金等行業(yè),可對(duì)抗壓強(qiáng)度不大于320MPa的各種礦石、巖石等物料進(jìn)行粗、中碎作業(yè),是礦石破碎機(jī)、煤矸石破碎機(jī)等礦石物料破碎的首選設(shè)備。
顎式破碎機(jī)在礦山、建材、基建等部門(mén)主要用作粗碎機(jī)和中碎機(jī)。按照進(jìn)料口寬度大小來(lái)分為大、中、小型三種,進(jìn)料口寬度大于600MM的為大型機(jī)器,進(jìn)料口寬度在300-600MM的為中型機(jī),進(jìn)料口寬度小于300MM的為小型機(jī)。顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,工作可靠,使用維修方便。2工作原理
顎式破碎機(jī)的工作部分是兩塊顎板,一是固定顎板(定顎),垂直(或上端略外傾)固定在機(jī)體前壁上,另一是活動(dòng)顎板(動(dòng)顎),位置傾斜,與固定顎板形成上大下小的破碎腔(工作腔)。活動(dòng)顎板對(duì)著固定顎板做周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng),時(shí)而分開(kāi),時(shí)而靠近。分開(kāi)時(shí),物料進(jìn)入破碎腔,成品從下部卸出;靠近時(shí),使裝在兩塊顎板之間的物料受到擠壓,彎折和劈裂作用而破碎。
3鄂板的設(shè)計(jì)與選材
在設(shè)計(jì)時(shí),動(dòng)顎和定顎的破碎板應(yīng)該齒峰對(duì)齒谷。這樣,破碎時(shí)對(duì)物料除了有擠壓作用外,還有彎曲作用,物料比較容易破碎。為了加強(qiáng)破碎板的使用壽命,中小型破碎機(jī)的破碎板設(shè)計(jì)成 上下對(duì)稱(chēng)的形狀,當(dāng)下部磨損后可調(diào)頭使用;大型顎式破碎機(jī)的破碎板設(shè)計(jì)成互相對(duì)稱(chēng)的幾塊,以便磨損后可將破碎板調(diào)換使用。為了提高破碎板的使用壽命,材料采用含錳12 %以上的合金高錳鋼,常用的是ZGMn13Cr2。錳鋼的韌性較好,雖然硬度不高(大約為210 HB),但是,因?yàn)榫哂欣浼庸び不奶攸c(diǎn),在壓力作用下會(huì)不斷被強(qiáng)化,故在工作中不斷磨損又不斷強(qiáng)化,直到磨損至不能使用才報(bào)廢。
四、錘式破碎機(jī)
1用途
錘式破碎機(jī)是由錘式破碎機(jī)箱體、轉(zhuǎn)子、錘頭、反擊襯板、篩板等組成。主要用于在水泥,化工,電力,冶金等工業(yè)部門(mén)破碎中等硬度的物料。即破碎抗壓強(qiáng)度180MPa以下的石灰石、煤矸石、石膏、頁(yè)巖等各類(lèi)中硬脆性物料的粗、中、細(xì)碎作業(yè)。
單段錘式破碎機(jī)為重錘式破碎機(jī),又叫復(fù)合錘式破碎機(jī),主要用于石灰石的破碎作業(yè),大型單段錘式破碎機(jī)可以將1米直徑的石灰?guī)r直接破碎到20mm左右,具有強(qiáng)大的破碎能力。單段錘式破碎機(jī)在水泥行業(yè)具有大量的應(yīng)用。
2工作原理
錘式破碎機(jī)主要是靠沖擊能來(lái)完成破碎物料作業(yè)的。錘式破碎機(jī)工作時(shí),電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn),物料均勻的進(jìn)入破碎機(jī)腔中,高速回轉(zhuǎn)的錘頭沖擊、剪切撕裂物料致物料被破碎,同時(shí),物料自身的重力作用使物料從高速旋轉(zhuǎn)的錘頭沖向架體內(nèi)擋板、篩條,在轉(zhuǎn)子下部,設(shè)有篩板、粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級(jí)通過(guò)篩板排出,大于篩孔尺寸的物料阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨,直到破碎至所需出料粒度最后通過(guò)篩板排出機(jī)外。
錘式破碎機(jī)僅以鉸接在錘軸上的單個(gè)或數(shù)個(gè)錘頭對(duì)礦石進(jìn)行打擊,進(jìn)而使礦石破碎。礦石發(fā)生破碎的同時(shí),所獲得的速度和動(dòng)能較為有限,與反擊板或襯板之間的碰撞的劇烈程度也相對(duì)較低。如果礦石的抗壓強(qiáng)度較高而且塊度較大時(shí),錘頭本身的動(dòng)能不足以將礦石一擊而碎或一擊而撞開(kāi),錘頭能夠在鉸接軸上360°反方向回轉(zhuǎn),并在碰撞結(jié)束后再逐步向工作方向加速至正常速度。這種情況下,礦石則沿著錘盤(pán)滑動(dòng)、滾動(dòng),在幾十毫秒的時(shí)間間隔內(nèi)遭受下一排錘頭的打擊??梢?jiàn),錘式破碎機(jī)單次撞擊交換的能量較低,最高不超過(guò)同時(shí)發(fā)生碰撞的錘頭的動(dòng)能總和。
又由于錘頭重新恢復(fù)至額定速度過(guò)程中的時(shí)間較長(zhǎng)、加速度較小,即轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對(duì)錘頭的動(dòng)能補(bǔ)償是一個(gè)漸漸的過(guò)程,對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的速度沖擊較小。另外,礦石被一擊而碎或一擊而撞開(kāi)與否,僅和同時(shí)發(fā)生撞擊的錘頭動(dòng)能之和相關(guān),而與整個(gè)轉(zhuǎn)子所具有的動(dòng)能大小無(wú)關(guān)。轉(zhuǎn)子動(dòng)能的大小僅需保證碰撞后的錘頭能夠及時(shí)恢復(fù)原有速度,即確保對(duì)錘頭動(dòng)能補(bǔ)償所產(chǎn)生的速度波動(dòng)在許可范圍內(nèi)。如果礦石的抗壓強(qiáng)度過(guò)高、性質(zhì)過(guò)于致密堅(jiān)韌,單次撞擊所交換的能量達(dá)不到礦石的破裂強(qiáng)度,則單次破碎效率將明顯下降。若多次打擊后礦石仍未發(fā)生疲勞破壞,則破碎機(jī)的整體破碎效率將明顯下降。
可見(jiàn),錘式破碎機(jī)僅適于破碎中等強(qiáng)度的脆性礦石,這是它的局限之處;錘式破碎機(jī)對(duì)大塊脆性礦石又具有極大的適應(yīng)性,可通過(guò)多批次中等強(qiáng)度的打擊使大塊礦石沿薄弱面得以逐漸碎裂,這是其明顯的優(yōu)勢(shì)。
五、反擊式破碎機(jī) 1工作原理
反擊式破碎機(jī)的板錘與轉(zhuǎn)子之間為剛性連接,利用整個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能對(duì)礦石進(jìn)行沖擊,使礦石不僅遭到破碎,而且獲得較大速度和動(dòng)能,與反擊板或襯板發(fā)生的碰撞也更加劇烈。其轉(zhuǎn)子所具有的動(dòng)能的大小,必須達(dá)到這樣一個(gè)值,保證既可將礦石一擊而碎或一擊而撞開(kāi),又可確保轉(zhuǎn)子的速度波動(dòng)在傳動(dòng)系統(tǒng)允許的補(bǔ)償范圍以內(nèi),轉(zhuǎn)子損失一部分動(dòng)能后仍然能夠繼續(xù)正?;剞D(zhuǎn),即系統(tǒng)的不平衡系數(shù)在傳動(dòng)系統(tǒng)的許可范圍內(nèi)??梢赃@樣認(rèn)為,反擊式破碎機(jī)的板錘在單次打擊礦石時(shí)具有較高的能量交換效率,其一次交換的能量大小與礦石的質(zhì)量大小近似成正比。正因?yàn)榉磽羰狡扑闄C(jī)單次交換的能量較高,并隨沖擊負(fù)載的變化而變化,單次交換的能量強(qiáng)度超過(guò)礦石的抗壓強(qiáng)度就可形成有效的破碎,因此它的主要優(yōu)勢(shì)就是能夠處理抗壓強(qiáng)度較高、結(jié)構(gòu)致密的礦石。但如果瞬態(tài)沖擊負(fù)載過(guò)大,則容易使板錘至電機(jī)的一系列零部件中的薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生損壞,或傳動(dòng)失效。反擊式破碎機(jī)的進(jìn)料粒度也因此不能過(guò)大,這是其相對(duì)明顯的弱點(diǎn)。
2用途
反擊式破碎機(jī)能處理邊長(zhǎng)100-500毫米以下物料,具抗壓強(qiáng)最高可達(dá)350兆帕,具有破碎比大,破碎后物料呈立方體顆粒等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于建材、礦石破碎、鐵路、高速公路、能源,交通、能源、水泥、礦山、化工等行業(yè)中用來(lái)中細(xì)碎物料。其排料粒度大小可以調(diào)節(jié),破碎規(guī)格多樣化。
3構(gòu)造
單轉(zhuǎn)子反擊式破碎機(jī)的構(gòu)造,料塊從進(jìn)料口喂入,為了防止料塊在破碎時(shí)飛出,在進(jìn)料口進(jìn)料方向裝有鏈幕。喂入的料塊落在篦條篩的上面,細(xì)小料塊通過(guò)篦縫落到機(jī)殼的下部,大塊的物料沿著篩面滑到轉(zhuǎn)子上。在轉(zhuǎn)子的圓周上固定安裝著有一定高度的板錘,轉(zhuǎn)子由電動(dòng)機(jī)經(jīng)V型皮帶帶動(dòng)作高速轉(zhuǎn)動(dòng)。落在轉(zhuǎn)子上面的料塊受到高速旋轉(zhuǎn)的板錘的沖擊,獲得動(dòng)能后以高速向反擊板撞擊,接著又從反擊板上反彈回來(lái),在破碎區(qū)中又同被轉(zhuǎn)子拋出的物料相碰撞。由條篩、轉(zhuǎn)子、反擊板以及鏈幕所組成的空間稱(chēng)為第一沖擊區(qū);由反擊板與轉(zhuǎn)子之間組成的空間是第二沖擊區(qū)。物料在第一沖擊區(qū)受到互相沖擊而破碎后,繼而又進(jìn)入第二沖擊區(qū)受到再次的沖擊粉碎。直到物料被破碎至所需粒度,破碎后的物料經(jīng)機(jī)殼下部的出料口卸出。
反擊板的一端用活鏈懸掛在機(jī)殼上,另一端用調(diào)節(jié)螺栓將其位置固定。當(dāng)大塊物料或難碎物件夾在轉(zhuǎn)子與反擊板之間的間隙時(shí),反擊板受到較大壓力而使反擊后移。
六、立式破碎機(jī)
工作原理:物料由機(jī)器上部垂直落入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪內(nèi),在高速離心力的作用下,與另一部分以傘狀形式分流在葉輪四周的物料產(chǎn)生高速撞擊與粉碎,物料在互相撞擊后,又會(huì)在葉輪和機(jī)殼之間以物料形成渦流多次的互相撞擊、摩擦而粉碎,從下部直通排出,形成閉路多次循環(huán),由篩分設(shè)備控制達(dá)到所要求的成品粒度。具有細(xì)碎、粗磨功能。適合破碎中特硬物料。
第五篇:分氣缸的用途及工作原理
分氣缸的用途及工作原理
分氣缸的用途有哪些?
分氣缸又稱(chēng)分氣包,廣泛應(yīng)用于石油化工、發(fā)電、鋼鐵、水泥、建筑等行業(yè),是蒸氣鍋爐不可缺少的輔助設(shè)備。
分氣缸性能結(jié)構(gòu)
分氣缸是加熱爐的關(guān)鍵配套設(shè)施設(shè)備,用于將鍋爐運(yùn)行過(guò)程中需要產(chǎn)生的蒸氣分配到各個(gè)管道中。分氣缸的主要功能是分配蒸氣,是一種高壓容器,分氣缸是承壓機(jī)械設(shè)備。因此,分氣缸裝有若干個(gè)高壓閘閥,將加熱爐主蒸氣閥和蒸氣閘閥連接起來(lái),便于分氣缸的蒸氣分配到需要的地方。分氣缸的主要受壓元件有:蒸氣分配閥座、泄放閥座、壓力表閥座和溫度計(jì)閥座。殼體、封頭和法蘭材質(zhì)Q235-A/B、20g、16MnR,工作壓力1-2.5MPa,規(guī)格ф159-ф1500,工作溫度0-400℃,工作介質(zhì)為冷熱水、蒸氣和壓縮空氣。
分氣缸技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)《壓力容器條例》設(shè)計(jì),當(dāng)介質(zhì)為蒸氣時(shí),確定筒體的材質(zhì)和厚度、直徑。一般可根據(jù)氣缸內(nèi)流體的流量來(lái)確定,氣缸的直徑應(yīng)為連接管最大直徑的2-2.5倍。16MnR板材應(yīng)卷起,10-20#無(wú)縫管,Q235B,20g,連接管數(shù)由工程設(shè)計(jì)確定。
設(shè)備規(guī)格:分缸規(guī)格型號(hào)為DN200-DN1200,實(shí)際器皿容量由客戶決定。設(shè)計(jì)構(gòu)思溫度小于350℃,設(shè)計(jì)構(gòu)思工作壓力通常為1.43MPa,工質(zhì)為蒸氣,容器類(lèi)型為Ⅰ類(lèi)高壓容器。
分氣缸
1、壓力和溫度參數(shù)、供應(yīng)流量。
2、提供蒸氣進(jìn)、出、排水管的數(shù)量和直徑。
3、分氣缸尺寸是否有要求。
4、是否需要溫度計(jì)、壓力表和安全閥。
分氣缸特點(diǎn):
1、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),無(wú)論筒體產(chǎn)品尺寸大小,環(huán)縫均采用自動(dòng)焊接方式。
2、適用范圍廣,最大工作壓力為16mpa。
3、每個(gè)分氣缸制造、檢測(cè)和驗(yàn)收,均按照國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);分氣缸經(jīng)出廠檢驗(yàn)合格后,由當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收后出廠,確保分氣缸質(zhì)量安全,檢查分氣缸等的合格證圖紙。
4、可根據(jù)用戶的需要,進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。
如何正確選擇分氣缸
1、設(shè)計(jì)壓力符合要求,然后選擇的氣缸材料符合要求。
2、看外觀。產(chǎn)品的外觀體現(xiàn)了它的檔次和使用價(jià)值。
3、看產(chǎn)品銘牌。銘牌右上角是否加蓋監(jiān)督檢驗(yàn)單位印章,銘牌應(yīng)標(biāo)明監(jiān)督檢驗(yàn)單位和生產(chǎn)廠家的名稱(chēng)和生產(chǎn)日期。