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在重力場作用下，靜置懸浮液中的細小顆粒會逐漸下沉，粒子越重下沉越快，反之小于液體密度的粒子會上浮。微粒在重力場下移動的速度與微粒的大小、形態和密度、液體的粘度有關。微粒在沉降過程中還伴隨有擴散現象。沉降是相對的、有條件的，只有受到外力才能運動，且沉降速度與物體的質量成正比，顆粒越大沉降越快。擴散是無條件的、相對的，擴散與物質的質量成反比，顆粒越小擴散越嚴重。對于小于幾微米的微粒(如病毒或蛋白質等)，它們在溶液中呈膠體或半膠體狀態，僅利用重力是不能觀察到沉降過程的。因此需要借助離心機的離心力才能迫使這些微粒克服擴散產生和加速沉降運動。

由于離心機工作時，內部轉頭高速旋轉與空氣摩擦生熱，同時電子器件也會產生熱量，會導致機身溫度升高，因此誕生了冷凍離心機。冷凍高速離心機的冷凍系統可以使離心機內部保持指定的恒溫，不但可以延長離心機內部元件的使用壽命、加快離心效率，而且還能滿足特殊生物實驗(例如DNA提取要求在4℃下進行)的要求。