科學八卦丨FID那充滿戲劇性的發(fā)明史

說到氣相檢測器，我敢打賭你實驗室肯定有FID，對不對？

那為什么FID就能從眾多檢測器中脫穎而出，成為氣相一霸的呢？

在講原理和特點之前，我們先了解一下它充滿戲劇性的發(fā)明史。

1954年，英國ICI實驗室的N.H.Ray已經(jīng)成功地將熱導檢測器和氣相色譜聯(lián)用。

N.H.Ray

色譜柱和熱導池聯(lián)用裝置
（N.H.Ray,J.appl.Chem.,4,January,1954)

所以到了1955年商用的氣相色譜在美國問世后，其檢測器都是熱導檢測器。

左邊：Perkin-Elmer 1955年5月推出的帶TCD的Model 154 Vapor Fractometer

右邊：Consolidated Electrodynamics Co.1956年夏天推出的帶TCD的Model 26-201 GC

但是也面臨著兩個局限：

首先是貴！

熱導檢測器要靈敏度高的話需要用氦氣做載氣和參比氣，但是在那個時候氦氣基本只在美國才能獲得，其它國家即使能夠獲得，價格高的讓人望而卻步。

**是靈敏度低！

即使用氦氣做載氣，在檢測低濃度化合物的時候，其靈敏度仍然不能讓人滿意。

這兩個局限在很大程度上阻礙了氣相色譜進一步發(fā)展和普及，于是，世界各地的科學家就開始了各種不同的嘗試。

比如英國生產(chǎn)的氣相色譜，就采用了R.P.W.Scott發(fā)明的氫火焰檢測器，它使用氫氣做載氣，在柱子末端燃燒，通過檢測火焰溫度的變化，來檢測是否有化合物從色譜柱跑出來。

開始大家都對這種檢測器報有很大的希望，但是過了好幾年，它的靈敏度和穩(wěn)定性各方面也沒有多少提高。

到了1958年，J.E.Lovelock發(fā)明了氬離子化檢測器。

J.E.Lovelock

隨后經(jīng)過多次改動，成為我們今天*常用的檢測器之一：電子捕獲檢測器。

J.E.Lovelock發(fā)明的ECD檢測器

同一時期，在相隔萬里的澳大利亞和南非，有兩個科學團隊也在獨立研究著怎樣進一步改進檢測器。

澳大利亞這哥倆是I.G.McWilliam和R.A.Dewar，Dewar是大老板，McWilliam作為研究生也加入了這個項目。

本來這個項目是要提高TCD的性能，但是搞了半天也沒啥進展。結果聽說另一個叫Scott的人搞出來氫火焰檢測器，覺得這才是以后的方向，于是開始研究如何提高氫火焰檢測器的性能。

經(jīng)過各種研究和努力，他們發(fā)覺通過測量火焰的溫度來獲取信號這種方式，靈敏度實在是沒法提高，轉而想辦法去測量火焰中離子化產(chǎn)生的電信號，結果一舉成功，1957年夏天他們已經(jīng)做出了FID的原型。

I.G.McWilliam和R.A.Dewar在1957年發(fā)明的**個FID檢測器

于是，小麥同學就非常心急的親自跑到倫敦,把文稿呈給了倫敦的Nature編輯部。編輯看了看小麥的文章，覺得沒啥問題，但是關于電路部分的描述太復雜、太冗長，就讓他回去修改一下。

但是這時候，坑爹的事件發(fā)生了，編輯忘了這時小麥同學已經(jīng)人在倫敦，結果發(fā)了一封信走海運的游船發(fā)給了他在澳大利亞的地址。

這封信漂洋過海走了好幾個月，他們團隊收到以后馬上著手修改。修改完畢正準備給Nature發(fā)回去的時候，發(fā)現(xiàn)當期Nature竟然已經(jīng)發(fā)表了氣相色譜上的火焰離子化檢測器的文章，名字都跟他們的一模一樣！

左圖：I.G.McWilliam團隊的文章；右：V.Pretorius團隊的文章

當然這篇文章是另外那個在南非的團隊的作品，他們的文章其實比小麥的文章要晚遞交給Nature。

話分兩頭，南非的這個團隊，由J.Harley, W.Nel和V.Pretorius組成。其中Pretorius是核心人物，這個人畢業(yè)于南非的University of Pretoria。

V.Pretorius

嗯，是不是感覺大學名字和他的名字很象？

是的，這個大學，不，是南非的這個城市，就是以他的祖父的名字命名的。他祖父是南非政治歷史上非常牛的人，感興趣的同學自己去查查南非的布爾戰(zhàn)爭。

Andries Wilhelmus Jacobus Pretorius

但是你看別人官后代，還能靜下心來從事科研活動，多不容易。我們的官后代小P同學大學畢業(yè)就獲得Rhodes Scholarship去牛津大學深造。

呆在牛津的時候，他也聽說了Ray搞出來的TCD，于是受到刺激，也想要在這方面有所建樹。結果還沒搞出什么成績，就畢業(yè)回南非了。

在南非這個比較閉塞、科研經(jīng)費緊張的地方，要繼續(xù)搞TCD就更難了，因為南非根本就沒氦氣。

這時候，斯科特Scott搞出來氫火焰檢測器的消息也激勵了他，在繼續(xù)斯科特Scott的研究中，他偶然發(fā)現(xiàn)火焰中有微弱的電流發(fā)出，從而在兩個助手哈利Harley和奈爾Nel的幫助下，也發(fā)明了FID檢測器。文章投給Nature一擊即中，發(fā)表時間比我們剛才說的小麥同學早了兩個月。

不管怎么樣，這兩個之前完全不認識、從未溝通過、分處兩大洲的科學團隊，幾乎同時發(fā)明了FID檢測器，也算科學歷史上的一個巧合吧。

而另一個方面，他們也都受到了Ray和Scott很大的影響。

每個人的進步都在不停著激勵著后來者，去做出更多的探索，科學也正是在這樣的過程中不斷得到推進。

好了，關于FID戲劇性的發(fā)明史，今天就講到這里。接下來，我們會跟大家講解更多實驗室趣事，請大家繼續(xù)關注哦~

（本文授權轉載自色譜學堂公眾號）