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zhangxuanzhong
第84楼2014/06/06
（19）
i would like给大家讲一个与分析仪器行业有关的故事，这个故事的 结构相当庞杂，而且是与2002年的诺贝尔奖金有关。
首先得奖的是日本人，是小柴昌俊，他为什么得奖？简单的说，他探测到了16万光年外的一个礼物——中微子，那与分析仪器行业有什么 关系吗？有点关系的 ，因为他试验的核心部件是1万根光电倍增管——来自滨松。现在国内做原子吸收做的最好的企业也使用滨松的光电倍增管。
那有的读者要说 了 ，这是物理奖，故事也很简单啊 。其实不然，因为本来日本人小柴要把他的试验场地选择在中国西部的某山洞的（因为日本没有高山） ，后来中国科学院的领导不同意合作，所以作罢。
2002年得化学奖的日本人 ，则是岛津公司的小职员田中耕一。他的专利是用激光去打生物大分子实现电离，再做质谱分析。结果呢 ？他居然得奖了，是本科学历，当时震惊了日本教育部——因为教育部找不 到这个人的简历。
这2件事情都与分析仪器行业有关。
那么，楼主想说明什么？
1.中国人应该去造光电倍增管。
2.中国分析仪器公司里也可能有中国的田中耕一。
具体的细节其实还可以谈，就是为什么中微子可以用光电倍增管来 探测，这是因为中微子打在水中，与电子相互作用，电子被撞出来 ，有很高的速度，会在水中发光，发的光可以用光电倍增管检测……
总之，中国的科技与日本确实有距离，连光电倍增管还没有国产化就是一个证明。
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edtaag
第90楼2014/06/08
我曾经用打算用SAHA方程算ICP电子密度，不过书上说ICP是非平衡态，所以不能用SAHA方程计算。
zhangxuanzhong(zhangxuanzhong) 发表:（2）
前面既然有人谈到ICP，才发现确实忘记谈ICP了。
ICP是什么，首先它肯定不是IC卡，P是什么意思呢，P就是plasma，英语翻译过来就是等离子体，台湾人又称之为电浆。
ICP作为一种等离子体，是属于低温等离子体的范畴。 我有一个师兄，在9所工作，我问他，你研究的高温等离子体是多少度，它告诉有很多个ev，其实就是原子弹爆炸的温度了，当然是蛮高的。
ICP是一个很复杂的等离子体，用的是电感把能量耦合进氩气一类的物质，从物理上来说，功率很大，有千瓦级别，所以电感其实也要传递很高电功率。细节我们下次再讲，总之这里面涉及到射频。
射频在四极质谱里也会用到，在四极质谱里，则不需要那么大的功率，大概也就20来瓦特，为什么呢？因为四极杆作为一个电容是工作在真空中，要晃动几个离子是很容易的。离子在真空中运动的速度是10的6次方米每秒这个级别，它的质量很小，晃动起来的动能是速度的平方与质量的乘积，是很小的。
再说回来ICP，ICP等离子体具有7000度左右的温度，可以产生很多原子与离子，原子是脱了衣服了，离子是剥了皮的……正因为ICP的温度很高，能产生离子，所以才可以用到质谱仪器中。
等离子是一个博大的学科，有一个所谓saha方程来计算平衡状态下的电离的程度——就是给你一群微观粒子，你能算出有多少比率的已经被脱了衣服，有多少被剥了皮。saha是一个印度人，他有一个同事叫做bose，提出了一种统计力学的新办法，给爱因斯坦写信后吊丝逆袭，现在读物理的人都知道bose子这个概念，可以说是青史留名。而saha方程因为只刻画平衡状态的物理，而且没有爱因斯坦提携，所以知道的人寥寥无几。
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edtaag
第91楼2014/06/08
这一点同意楼主，我也觉得一定是物理学先有所突破，化学才能有新的分析方法出现。
zhangxuanzhong(zhangxuanzhong) 发表:（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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edtaag
第92楼2014/06/08
唉，可惜我原来学的时候以为光电倍增管这么简单的东西都快被淘汰了，现在发现不仅是高大上，而且这东西中国目前还造不好。很多国产仪器用的都是日本滨松的。
zhangxuanzhong(zhangxuanzhong) 发表:(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。
在原子吸收仪器中，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。
