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  • zhangxuanzhong

    第11楼2014/05/20

    (5)
    paul把四极杆子与双曲面上加上电压,也就是mathieu方程中的a与q这2个参数,就做出来了四极质谱。他的想法是非常奇怪的,因为用射频电场来控制离子的运动并不是一个直观的事情,尤其是质量扫描的过程,其实是发生在a-q平面上的那个所谓稳定三角形的顶点,试问天下苍生,又有多少人能够明白此顶点之物理意义?

    因此,paul是一个人才。
    本段谈谈四极质谱,四根圆棍子,是一个电容,在本文的第一小节,我们已经指出了。那么,如果从数学上来计算这个电容的量呢,这是一个非常难的数学问题,可以说是无解的。
    我们只会算2块平行的电极板的电容,我们只会算一个球面的电容,我们会算2个圆棍子的电容,但当圆棍子有4根的时候,我们被卡住了。

    作为一个电路问题,当然是可以通过RLC的测量来确定出这个电容。但作为一个理论问题,这是一个开放的问题,希望那些懂共形变换的同学可以思考这个问题。

    写到这里,观众们是不是已经晕了,心想这个小伙子在说什么,为什么我们都不明白了。

    是的,本段谈的内容,是一般人都去思考的,但是,如果中国人要做自己的质谱,要有创新思想,则需要从这个角度去思考问题——没有物理学的质谱创新都类似于盲人摸象——虽然这样说明显是找抽的感觉,但我们可以借鉴的一个例子就是makov发明的orbitrap,这个仪器的原理其实不难,读过大学物理2年级的,会拉格朗日力学的学生都可以看明白他的创新思想,而makov就是读物理系出身的苏联人。
    这类的创新,接近与paul一开始发明四极质谱的创新,这种想法,都是有数学物理的基础的。
    因此,本文作者在这里呼吁,国家要加大对基础研究的投入,让基础研究应用到仪器科学创新吧。这事情应该去做,否则,中国的科学仪器要走出自己的道路是非常困难的。换句话说,国家应该给物理学家钱,让他们去想想科学仪器的创新道路。
    好了,扯远了。下一帖会回归主题的。

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  • zhangxuanzhong

    第12楼2014/05/20

    怎么才能参加啊

    hzb5281(hzb5281) 发表:真是好帖,楼主,你这要去原创大赛啊,理论一等奖

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  • sunqi322

    第13楼2014/05/21

    表示开始还能看懂,看到后面就晕了,物理全还给老师了

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  • hjada

    第14楼2014/05/21

    楼主再细讲一下稳定三角形的顶点的物理意义呀

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  • xyzs

    第15楼2014/05/21

    很好的帖子,当看到在李鸿章出访荷兰的时候,塞曼出生了的时候感觉楼主涉猎真广,说说楼主平时都是干什么?

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  • zhangxuanzhong

    第16楼2014/05/22

    (6)
    因为前面有人回帖提到要我再讲讲mathieu方程中的稳定三角形的顶点的物理意义。那我就再在质谱这里逗留一下。
    稳定三角形,首先是一个曲边三角形,也就是说,这个三角形不是我们熟悉的3条边都是直线的那种,而是有2条边全是弯曲的。那么你会问了,既然是弯曲的曲线,那个这个曲线的方程是什么?
    这是一个很好的问题呀。答案是这个曲线的方程是一个比较复杂的多项式,是纵坐标a关于横坐标q的一个函数。这个曲线上的每一点,都有一个坐标(q,a),a表示加在四极杆上的的直流电压,q表示加在四极杆上的交流电压。
    所以三角形的边上的每一个点,就是直流电压与交流电压的一个组合,在这些组合的电压加在四极杆上,都使得离子开始要失稳,在三角形里面的点所代表的电压加在四极杆上,离子是稳定的,振动幅度的变化具有周期性。
    稳定三角形的那个顶点,是2条曲线交出来的,在我看来,这2条曲线存在切线,而切线之间的交角,就代表了质谱意义的分辨率。
    那有的读者要问了,说你这个三角形是理论上存在的,真实情况下,四根圆棍子并不是理论上完美的双曲面,电极机械误差与组装误差会引起这个三角形变形吧?当然了,变形的三角形会引起三角形顶点的顶角(就是我前面谈到的2条切线的交角)会变化,所以这就可能是顶角变大或者变小,变大就是分辨率变差了,而变小就是分辨率变好了。
    做质谱分辨率研究的一个代表性人物是UBC的道格拉斯,他与另外2个苏联人一起写了很多这方面的模拟与理论文章。说实话,这个事情的防真我也曾经做过一段时间,可以说增加了鄙人对四极质谱分辨率指标在机械与几何方面的认识深度。这部分要展开写的话需要很多篇幅,我会根据读者的回复来进行选择性的反馈的。
    最后,必须要说的是,中国的质谱仪器市场被外国企业占据了,在市场中,中国国产仪器任重道远,需要用户更多的关注。尤其是北京普析等公司,其质谱研发的团队代表了中国分析仪器制造企业的较高水平,值得世人关注。我不是做广告的,只是凭良心说,买中国人自己做的质谱仪器,相当于在战场上给我们的军人输血,道理是一样的。

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  • zhangxuanzhong

    第17楼2014/05/22

    出山,不是出生。 出山就是有出息了的意思,本地方言

    xyzs(v2858414) 发表:很好的帖子,当看到在李鸿章出访荷兰的时候,塞曼出生了的时候感觉楼主涉猎真广,说说楼主平时都是干什么?

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  • LK1989YQ

    第18楼2014/05/22

    不错不错,楼主加油

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  • zhangxuanzhong

    第19楼2014/05/22

    (7)
    这一节我们来谈谈光电倍增管。可能很多同学会觉得仪器行业不是一个高大上的尖端行业,其实不然。试问中国的仪器厂商能自己生产光电倍增管吗?光电倍增管的科学道理,其实还是蛮深刻的。

    原子吸收仪器中,用来接受光的器件,就是光电倍增管。这个东西,顾名思义,就是把光信号转变为电信号,利用的是光电效应。光电效应这个项目让爱因斯坦得到了诺贝尔物理奖,把光学与电路2个不同的领域联系了起来,而且基本在侧面反映出单光子具有量子力学性质——什么是量子力学性质?其实就是离散性,你的钱,都是1毛1毛的,你能拿出1.23毛钱吗?不可以,光能量存在最小的单位,这就是量子力学。
    量子力学与我们这个宇宙的底层挂钩,在本书的后面我们会提到的,有志青年应该学习一点量子力学。
    光电倍增管里面有好几个电极,光打到第一个电极上,产生电子,然后这个电子再打到下一个电极上,产生更多电子。2的8次方就是512,8个电极的管子,可以放大电子的个数500倍。
    但放大以后,出来的电流还是在pA的级别,或者nA,所以我们需要用一些放大电路把这个信号放大,关于电流的估算以及后续的放大电路,我们在另外的篇幅里再讲。
    光电倍增管起来也用到很多粒子物理的场合。如果你买到一个光电倍增管,接好电路后,你可以测到莫名其妙的noise。这些noise电流起来来自于我们的宇宙射线。高空中经常穿越下来的一种基本粒子叫做谬介子。这个东西本来是达到不了地面的,因为静止时候它的寿命很短——however,因为它的高速运动的,所以它自身的时钟就变慢了,因此可以走到海平面——这就是著名的狭义相对论的钟慢效应。中国科学仪器界还没有人用狭义相对论来做仪器,这里面也许存在创新点哦。
    好了,谬介子打了玻璃上,会产生切轮霍夫辐射,它被强烈的刹车效应产生出很多光子,这些光子会在PMT中产生电信号。
    一般的玻璃里还有氧化钾,K40是具有放射性的,会发生贝塔射线,也就是电子流,也会在PMT产生信号。
    所以,PMT是一个高大上的器件,对科学有萌动感情的你,要珍惜它。
    忘了说了,PMT是光电倍增管的英语缩写了。这是我们介绍的一个重要的光学器件,文科傻妞们也能认识的一个棒状物体。

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  • 冰山

    第20楼2014/05/22

    应助达人

    最近事多,忽视了楼主的精彩美文,真是罪过!
    尽管楼主的论述妙趣横生,精彩纷呈,我还是感到本不算小的头更大了,表示要继续努力学习ing

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