潘宁真空计

在过去的20年里，终身工作的想法已经成为禁忌。它假设员工会定期流动，在不同的环境中运用他们的技能，这样做可以让公司更有效地“灵活地管理他们的人力资源”。人们失去的是长期忠诚，以及对公司建立在社会契约基础上的过时观点。但是耐心和长期的奉献有时会带来更大的回报。潘宁量规就是一个例子。

弗兰斯·米歇尔·潘宁(Frans Michel Penning)出生在荷兰莱茵河岸边的农业小镇戈林赫姆(Gorinchem)。他在莱顿学习，在那里他和当时最著名的荷兰科学家一起完成了博士研究，Heike Kamerlingh Onnes他是超导的发现者。他的论文是关于极低温下气体的热力学——他仔细测量了氢、氦和其他几种气体在接近绝对零度时的等温线和等等温线，这项工作需要非常小心和精确。

1924年从莱顿大学毕业后，彭宁在飞利浦公司的中央研究实验室找到了一份工作，当时飞利浦公司吸引着众多优秀毕业生。这一定是一个非凡的工作场所，如果内容飞利浦技术回顾都被当作指南。学院期刊上有各种有趣的主题:科学和工程，但偶尔也有科学政策。

彭宁开始研究低压气体中的放电问题，随着物理学家和工程师努力研究如何将这一现象转化为有用的应用，这一领域引起了越来越多的关注。他最早的工作是关于惰性气体的放电，他很快就面临着复制文献结果和自己的结果的困难。

他清楚地认识到，气体的击穿电位——即气体从绝缘到导电的临界点，通常伴随着发光——高度依赖于纯度。微量的其他气体可以通过与主要成分的亚稳态原子碰撞，有效地催化分解过程，导致级联电离。

然而，最大的问题是如何可靠地测量更低的压力。麦克劳德仪表代表测量压力至10的黄金标准⁴毫米汞柱。但抽水技术在此之后迅速发展沃尔夫冈·盖德的旋转和扩散泵和欧文·朗谬尔而且马丁·克努森的改进。快速、可靠地测量更短暂的物质，成为真空物理学家日益关注的问题。马皮拉尼该公司的耐用且可连续读数的导热系数测量仪是向前迈出的一大步。但要达到更低的压力需要一些更微妙的东西。

人们提出了许多解决方案。朗缪尔认为，两个圆盘之间的气体粘度，一个旋转，另一个悬浮在石英纤维上，会引起与气体压力成正比的轻微扭转。虽然是绝对的，但它非常精细，需要仔细校准。

克努森设计了一种基于两个矩形金属丝框架的测量仪:一个是热的但固定的，一个是冷的但悬挂在扭转丝上。当暴露在真空中时，从分子离开热框架到冷框架的动量转移会导致悬浮框架以一种与气体性质无关的方式扭曲。它是辉煌的，但极其脆弱。

潘宁采取了不同的方法。大家都知道，真空系统中的气体在受到激光照射时会发光特斯拉线圈。低于10³mmHg时，放电会消失，只在玻璃中留下一个指示性的荧光，但除此之外没有任何信息。但放电本身可能是被控制的——电流肯定会与气体的压力成正比?用三极管离子计，电流或多或少地与管中的压力成正比。但随着压力降低，电流变得越来越难以测量，细丝就容易结垢和断裂。

注意Gaede的建议，磁场可以增加电子的运动路径，也许意识到新的回旋加速器由Leó Szilárd和美国的欧内斯特·劳伦斯发明，潘宁改变了真空管的几何形状。他在磁场中放置了一个环形阴极，上面和下面各有两块阳极板。离开环的电子将在电极之间以长螺旋轨道而不是直线运动。在这一过程中，它们会经历多次电离碰撞，由于气体的作用，导致测量电流的巨大放大。不像它的前辈，它没有活动部件，不需要加热，因此可以处理粗糙的处理。

潘宁的量规会激发灵感汉斯Dehmelt利用轴向磁场和四极电场的结合将电子或带电粒子限制在所谓的潘宁陷阱。这将导致一种完全不同的高分辨率质谱分析方法:离子回旋共振光谱仪或离子阱。德梅尔特于1989年被授予诺贝尔物理学奖。

彭宁一直在飞利浦工作到退休，他的测量仪是他追求有趣科学的漫长而安静的职业生涯的证明。思考需要时间和空间。在这个利润率越来越高、周转速度越来越快的世界里，有什么证据表明我们需要深入思考吗?比如在银行?

安德烈·塞拉(@SellaTheChemist)教授化学英国伦敦大学学院