新闻动态

科学八卦丨FID那充满戏剧性的发明史

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?



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。


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

N.H.Ray


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。

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。


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。


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。


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


J.E.Lovelock


随后经过多次改动,成为我们今天蕞常用的检测器之一:电子捕获检测器


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。



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。


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。

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。


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!


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.HarleyW.NelV.Pretorius组成。其中Pretorius是核心人物,这个人毕业于南非的University of Pretoria。


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。


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。



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。


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。



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。


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。



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


本期视频赞助商
  
感谢色谱耗材代理商广州绿百草生物科技有限公司对本期视频的大力支持,买色谱柱、耗材、配件、仪器就找广州绿百草。
赞助商微信公众号:

色谱圈,色谱知识和创业经验的分享平台

粤公网安备 44010302000476号