在20世纪30年代，分析型超速离心机（AUC）的研发消息开始在全球传播开来，这引发了科学家们的广泛关注和持续改进的努力。

  早在30年代初期，法国化学家émile Henriot开发出一种利用压缩空气驱动的离心机，这种设计使得陀螺型转头可以达到更高的转速。这一改进极大地推动了超速离心机在样品制备技术中的进步。

  与此同时，Schlieren光学系统也在同一时期诞生并得到广泛应用。这一光学系统在未来几十年内成为AUC应用中的主流技术之一。

Jesse Wakefield Beams

  在20世纪30年代，美国物理学家Jesse Wakefield Beams在Emile Henriot系统的启发下，为超速离心机的发展迈出了重要一步。他利用他早期发明的高速相机改造而成了一种个性化的超速离心机。

  Beams的新装置使用了安装在圆锥形旋转陀螺上的快速旋转镜。与Henriot的设计类似，他的离心机中的陀螺也是由压缩空气驱动。Beams将旋转陀螺改为中空，创造出了真正的小型离心机，因其转速高达每分钟180,000至1,000,000转，被称为超速离心机。然而，如此高速度会使转头发烫，导致分层溶液产生对流。Beams开始解决这一问题时，他的学生Edward Greydon Pickels也参与了这项改进的挑战。

  直到1935年，Pickels设计出一种能够在真空中旋转的仪器，解决了转头过热的问题（而Svedberg早期的设计是将转头安装在低压氢气环境中）。随着对流问题的改善，Pickels的超速离心机像Svedberg的一样，离心力接近1,000,000倍地球重力加速度（g）。

  纽约洛克菲勒医学研究所的科学家们对Pickels的成就印象深刻，聘请他为他们开发新的仪器。Pickels随后开发了两种不同的仪器：一种用于病毒浓缩的制备型超速离心机，另一种用于粒度测定的分析型超速离心机。

  Pickels在1937年描述他的工作时说：“这两种离心机似乎都是必不可少的，一种用于病毒浓缩和纯化，另一种则配备适当的光学系统，用于在强离心场中测定病毒的沉降常数，以研究其物理特性。”

  Pickels与洛克菲勒研究所的新同事Johannes H. Bauer合作，进一步完善了他们的分析型超速离心机。与Svedberg开发的机型一样，他们的工作原理与当今的AUC仪器非常相似。离心腔配备双石英窗，用于观察和拍摄沉降情况，确保真空密封。在顶窗上方，通过金属管连接相机暗箱，保护石英窗口免受尘污和杂散光的影响。底窗上方的光路中设置电磁快门，用于摄影曝光定时。

  这些创新使得Pickels/Bauer气动超速离心机的光学系统，与Svedberg油涡轮传动超速离心机的光学系统非常相似，为科学研究提供了强大的工具。

心机中的真空室与驱动机构

  在Pickels和Bauer致力于他们AUC仪器新设计的研发期间，Beams也在忙于开发他自己的真空超速离心机，并期望将其推销给同行们。

  尽管人们普遍认为Beams设计的机型结构精良，相比其他机型更为简洁和易于操作，但当时使用Beams真空超速离心机的科学家并不多。到了1937年，这款超速离心机的销量虽然出现了显著增长，但最终仍然表现惨淡。仅仅几年后，一家总部位于斯德哥尔摩的公司开始推广Svedberg的超速离心机。然而，尽管其标价高达20,000美元，这款产品的销售情况依然不尽如人意。

  晶状卵白蛋白在1%溶液中以每分钟60,000转的转速沉降，拍照时间间隔为20分钟。

  Jesse Wakefield Beams长期致力于物理学研究，作为将超速离心机应用于铀同位素分离的先驱，对科学发展做出了重大贡献，因此成为曼哈顿计划的重要成员。

  然而，在生命科学领域，对AUC发展做出重要贡献的是他的得意门生Pickels。尽管如此，在欧美市场，分析型超速离心机并未引起太大关注，AUC的发展看起来陷入了停滞。

  事实上，人们还需要耐心等待十多年时间，商业化的分析型超速离心机才会成功问世。

¹ Koehler CSW. Developing the ultracentrifuge. Today’s Chemist at Work 2003:(2)63-66.
³ Serdyuk IN, Zaccai NR, Zaccai J. Methods in molecular biophysics: structure, dynamics, function. 1st ed. New York (NY): Cambridge University Press; 2007.
⁶ Bud R, Warner D, editors. Instruments of science – an historical encyclopedia (Garland encyclopedias in the history of science). 1st ed. New York (NY): Garland Publishers, Inc.; 1998.
⁷ Bauer JH, Pickels EG. An improved air-driven type of ultracentrifuge for molecular sedimentation. New York (NY): The Laboratories of the International Health Division, The Rockefeller Foundation; 1937.