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之前说了很多液相色谱方面的知识,我们也来换换口味,
一起来看看气相(Gas Chromatograph).
首先我们谈谈气相色谱里面使用最普遍的检测器,
氢火焰离子化检测器(Flame Ionization Detector,以下简称FID)。
我敢打赌你实验室的气相肯定有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?
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。
1954年,
British ICI Laboratories的N.H.Ray
已经成功地将热导检测器(Thermal Conductivity Detector)和气相色谱(Gas Chromatograph)联用。
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。但是也面临着两个局限:
一是:贵!
热导检测器要灵敏度高的话需要用氦气(Helium)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。
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。
这两个局限在很大程度上阻碍的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(Hydrogen Flame Detector),
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。
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。
到了1958年,J.E.Lovelock发明了氩离子化检测器,
随后经过多次设改动,
最后成为我们今天最常用的检测器之一:
电子捕获检测器(Electron Capture Detector).
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。
澳大利亚这哥俩是I.G.McWilliam和R.A.Dewar,就是图上这俩人。
Dewar是大老板,
McWilliam(我们后来简称小麦)作为研究生也加入了这个项目。
下面让我们来回放一下当时的情景。
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来了FID的原型。
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,
但就这些电路设计原理图看起来太复杂、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了,
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。??!!
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。
修改完毕正准备发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!
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。
嗯,是不是感觉大学名字和他的很象?
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叉的人,
感兴趣的同学自己去查查南非的布尔战争(Boer War).
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著名的Rhodes Scholarship去牛津大学深造。
呆在牛津的时候,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(官二代也没钱),
要继续搞TCD就更难了,
因为南非就根本没氦气。
这时候,Scott搞出来氢火焰检测器的消息也激励了他,
在想要继续Scott的研究中,
偶然发现火焰中有微弱的电流发出,
从而在两个助手Harley和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到小麦早了两个月。
“所以,有时候拼得不是实力,是RP啊!”
不管如何,
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。
而另一个方面,他们也都受到了Ray和Scott的很大的影响。
每个人的进步也都在不停着激励着后来者,去做出更多的探索,
谁先谁后,真的有那么重要吗?
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