阿斯顿的质谱仪

需要多长时间做出重大发现?有时候需要数十年的艰苦工作,有条不紊地筛选和分析大量的数据。,但在其他时候,一系列强烈的辛劳使迅速一个启示。在20世纪的黎明,一连串的改变世界的发现,重写教科书几乎每年。一个世纪之后,很容易忽视工作是多么困难和神秘的,也没有比原子的构成。

在众多英雄的时间是约瑟夫·汤森的剑桥大学研究阴极射线的英国,最终以1899年他发现电子的。汤森把他的注意力转移到同样神秘的正射线,相反的方向旅行电子放电管。汤姆森确信必须有一个单位补充电子正电。他研究了光线通过通过长capillary-shaped阳极获得梁,然后使用平行电场和磁场偏转光束。因此粒子沿着一条路径所描述的一个简单的抛物线,精确的形状是由粒子的荷质比。

但汤森是饱受令人困惑、看似相互矛盾的结果。此外,他更喜欢他的实验给跟踪点在屏幕上或照相底片;换句话说,他的实验主要是定性和缺乏再现性。

一切都改变了,当他在1910年雇佣年轻的弗朗西斯·阿斯顿。阿斯顿长大了爱的化学:他的一些早期的童年实验在上天泡沫,十几岁的时候,他不仅使苦味酸炸弹和烟花,但也试图使自己的x光管。

伯明翰阿斯顿大学的化学和物理研究,英国总是发现时间在实习练习吹制玻璃,一种技能,只有几年后将被证明是至关重要的。毕业后,他加入了一个啤酒厂发酵化学家但回到伯明翰三年后研究气体放电和约翰·坡印亭,今天因同名的电磁矢量。坡印亭太印象深刻阿斯顿的能力作为一个实验者汤森,他建议他和阿斯顿的影响是直接的。

阿斯顿系统修改汤姆森的装置使它更精确,多才多艺。抛物线法1912年稳步发展,当霓虹传入放电管,一双密集抛物线出现;一个强大的和一个微弱。汤普森是激动的,希望他已经发现了一种新元素。阿斯顿是不确定;弗雷德里克草皮的最近提出一个元素可以以不同形式存在——同位素——尽管他们的离婚证明几乎不可能。

及时奖学金允许阿斯顿同位素独立于汤姆森。从学生学习基本的气体处理威廉拉姆齐他试了好几个月的霓虹灯的同位素分离液态空气蒸馏分数。这是一个失败,尤其是在谣传他放弃了瓶包含他的一个宝贵的分数。并没有被吓住,他试着通过多孔pipeclay积液,终于开始看到分钟级别的浓缩,他使用石英微量天平测量。战争爆发停止他的实验,他被借调到皇家飞机制造厂在范堡罗。1919年他恢复工作时,同位素不再猜想的问题,建立原子的质量与精度高的紧急问题。抛物线法,然而,就不会做。

阿斯顿设立一个新的真空系统,由最新的驱动Gaede汞泵。获得更强的梁,他通过离子通过两个狭缝而不是管。两个平行板偏转离子通过一个小角,允许离子能量选择的范围。通过一个大磁铁的两极之间的梁偏转离子的路径根据它们的质量;通过优化电场,不同质量的离子可以关注照相底片。因为设备成立古斯塔夫·基尔霍夫分光镜,阿斯顿质谱仪。他证实,霓虹两种同位素,氯,并测量了大量的他所能找到的每一个元素。1922年他被授予诺贝尔奖,质谱分析。

今天质谱是一个最快的和最强大的分析工具,与应用程序无法想象甚至10年前:外科医生,例如,能够实时监控组织他们穿过,而葡萄酒侦探可以揭开葡萄酒欺诈通过跟踪嫌疑人的同位素分布瓶子。质谱仪已成为一个伟大的使科学的工具。,它可能会使另一个诺贝尔奖获得经过三年的工作。

安德里亚·萨拉(@Sellathechemist)化学教授伦敦大学学院、英国