科学八卦丨FID那充满戏剧性的发明史

广州绿百草科学仪器有限公司

2018/09/19 19:18
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说到气相检测器，我敢打赌你实验室肯定有fid，对不对？

那为什么fid就能从众多检测器中脱颖而出，成为气相一霸的呢？


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在讲原理和特点之前，我们先了解一下它充满戏剧性的发明史。

https://v.qq.com/x/page/d0705u6apkk.html

1954年，英国ici实验室的n.h.ray已经成功地将热导检测器和气相色谱联用。

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n.h.ray


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色谱柱和热导池联用装置
（n.h.ray,j.appl.chem.,4,january,1954)


所以到了1955年商用的气相色谱在美国问世后，其检测器都是热导检测器。

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左边：perkin-elmer 1955年5月推出的带tcd的model 154 vapor fractometer

右边：consolidated electrodynamics co.1956年夏天推出的带tcd的model 26-201 gc


但是也面临着两个局限：

首先是贵！

热导检测器要灵敏度高的话需要用氦气做载气和参比气，但是在那个时候氦气基本只在美国才能获得，其它国家即使能够获得，价格高的让人望而却步。


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第二是灵敏度低！

即使用氦气做载气，在检测低浓度化合物的时候，其灵敏度仍然不能让人满意。


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这两个局限在很大程度上阻碍了气相色谱进一步发展和普及，于是，世界各地的科学家就开始了各种不同的尝试。


比如英国生产的气相色谱，就采用了r.p.w.scott发明的氢火焰检测器，它使用氢气做载气，在柱子末端燃烧，通过检测火焰温度的变化，来检测是否有化合物从色谱柱跑出来。


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开始大家都对这种检测器报有很大的希望，但是过了好几年，它的灵敏度和稳定性各方面也没有多少提高。


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到了1958年，j.e.lovelock发明了氩离子化检测器。


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j.e.lovelock


随后经过多次改动，成为我们今天最常用的检测器之一：电子捕获检测器。


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j.e.lovelock发明的ecd检测器


同一时期，在相隔万里的澳大利亚和南非，有两个科学团队也在独立研究着怎样进一步改进检测器。


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澳大利亚这哥俩是i.g.mcwilliam和r.a.dewar，dewar是大老板，mcwilliam作为研究生也加入了这个项目。


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本来这个项目是要提高tcd的性能，但是搞了半天也没啥进展。结果听说另一个叫scott的人搞出来氢火焰检测器，觉得这才是以后的方向，于是开始研究如何提高氢火焰检测器的性能。


经过各种研究和努力，他们发觉通过测量火焰的温度来获取信号这种方式，灵敏度实在是没法提高，转而想办法去测量火焰中离子化产生的电信号，结果一举成功，1957年夏天他们已经做出了fid的原型。

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i.g.mcwilliam和r.a.dewar在1957年发明的第一个fid检测器


于是，小麦同学就非常心急的亲自跑到伦敦,把文稿呈给了伦敦的nature编辑部。编辑看了看小麦的文章，觉得没啥问题，但是关于电路部分的描述太复杂、太冗长，就让他回去修改一下。


但是这时候，坑爹的事件发生了，编辑忘了这时小麦同学已经人在伦敦，结果发了一封信走海运的游船发给了他在澳大利亚的地址。


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这封信漂洋过海走了好几个月，他们团队收到以后马上着手修改。修改完毕正准备给nature发回去的时候，发现当期nature竟然已经发表了气相色谱上的火焰离子化检测器的文章，名字都跟他们的一模一样！


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左图：i.g.mcwilliam团队的文章；右：v.pretorius团队的文章


当然这篇文章是另外那个在南非的团队的作品，他们的文章其实比小麦的文章要晚递交给nature。



话分两头，南非的这个团队，由j.harley, w.nel和v.pretorius组成。其中pretorius是核心人物，这个人毕业于南非的university of pretoria。


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v.pretorius


嗯，是不是感觉大学名字和他的名字很象？

是的，这个大学，不，是南非的这个城市，就是以他的祖父的名字命名的。他祖父是南非政治历史上非常牛的人，感兴趣的同学自己去查查南非的布尔战争。


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andries wilhelmus jacobus pretorius


但是你看别人官后代，还能静下心来从事科研活动，多不容易。我们的官后代小p同学大学毕业就获得rhodes scholarship去牛津大学深造。


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呆在牛津的时候，他也听说了ray搞出来的tcd，于是受到刺激，也想要在这方面有所建树。结果还没搞出什么成绩，就毕业回南非了。


在南非这个比较闭塞、科研经费紧张的地方，要继续搞tcd就更难了，因为南非根本就没氦气。


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这时候，斯科特scott搞出来氢火焰检测器的消息也激励了他，在继续斯科特scott的研究中，他偶然发现火焰中有微弱的电流发出，从而在两个助手哈利harley和奈尔nel的帮助下，也发明了fid检测器。文章投给nature一击即中，发表时间比我们刚才说的小麦同学早了两个月。


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不管怎么样，这两个之前完全不认识、从未沟通过、分处两大洲的科学团队，几乎同时发明了fid检测器，也算科学历史上的一个巧合吧。


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而另一个方面，他们也都受到了ray和scott很大的影响。

每个人的进步都在不停着激励着后来者，去做出更多的探索，科学也正是在这样的过程中不断得到推进。


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好了，关于fid戏剧性的发明史，今天就讲到这里。接下来，我们会跟大家讲解更多实验室趣事，请大家继续关注哦~

（本文授权转载自色谱学堂公众号）


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