1.2　儀器分析概述

1.2.1　儀器分析的發展史

儀器分析的發展與分析儀器的發展息息相關，分析儀器的發展史接近100年。

第一階段從19世紀20年代開始，最早的儀器是較簡單的設備，如天平、滴管等。分析工作者用目視和手動的方法一點點地取得數據，然后作記錄，分析人員介入了每一個分析步驟。

第二階段是1930～1960年間，人們使用特定的傳感器把要測定的物理或化學性質轉化為電信號，然后用電子線路使電信號再轉化為數據，如當時的紫外及紅外光譜、極譜儀等，分析工作者用各種電鈕及各種開關來使上述電信號轉化到各種表頭或記錄器。

1960年以后微機的應用，也就形成了第三代分析儀器。這些計算機與分析儀器相聯，用來處理數據。有時可以用計算機的程序送入簡單的指令，使分析儀器自動處于最佳操作條件，并監控輸出的數據。但脫離了計算機，當時的分析儀器還可以獨立工作。一般要求工作者必須對計算機十分熟悉才能使用這類系統。

微處理機芯片的制造成功，進一步促進了第四代分析儀器的產生。微處理機是該儀器中一個不可分割的部件，直接由分析工作者輸入指令，同時控制儀器并處理數據，并以不同方式輸出結果，同時也可以對儀器的各部件進行診斷。數據處理速度及內存量的增加使數據的接收及處理非?？焖?。新的技術如傅里葉變換紅外光譜儀和核磁共振儀的相繼出現，都是用計算機直接操作并處理結果的。有時可以僅用一臺計算機同時控制幾臺分析系統，鍵盤和顯示屏代替控制鈕、數據顯示器等。某一特定分析方法的各種程序及參數都預先儲存在儀器中，操作更為簡單。

第五代分析儀器始于20世紀末，此時計算機的價格/性能比進一步改進，因而有可能采用功能十分完善的個人計算機來控制第四代分析儀器。因此分析工作中必不可少的制樣、進樣過程都可以自動進行。已經有一些儀器制造商可以提供工作站，其中包括各種制樣技術，如稀釋、過濾、抽提等模式，樣品在不同設備中的移動可以用流動注射或機器人進行操作。目前對于環境樣品的分析已有這類標準模式的全自動儀器出售。高效的圖像處理可以讓工作及監控分析過程自動進行，并為之提供報告及結果的儲存。

1.2.2　儀器分析的發展是多種學科交叉發展的結果

儀器分析的發展與社會及科技的要求相適應，儀器分析的發展是多種學科交叉發展的結果。以下30余位在不同時期榮獲諾貝爾獎的科學家，他們的受獎內容都與分析儀器的發明或深入研究有關。這些科學家分布在物理、化學、生物學等各個領域，由此也可以看出，分析儀器的發展是多種學科交叉發展的結果，從他們在不同時期的發現也可以看出分析儀器的大致發展進程。

1901年，W.C.Rontgen，首先發現了X射線的存在。

1901年，J.N.Van’t Hoff發現了化學動力學的法則及溶液滲透壓。

1902年，S.Arrhenius對電解理論的貢獻。

1906年，J.J.Thomson對氣體電導率的理論研究及實驗工作。

1907年，A.A.Michelson首先制造了光學精密儀器及對天體所做的光譜研究。

1914年，M.Von Lane發現結晶體X射線的衍射。

1915年，W.H.Bragg及W.L.Bragg共同采用X射線技術對晶體結構進行分析。

1917年，C.G.Barkla發現了各種元素X射線輻射的不同。

1922年，F.W.Aston發明了質譜技術可以用來測定同位素。

1923年，F.Pregl發明了有機物質的微量分析。

1924年，W.Einthoven發現了心電圖機制。

1924年，M.Sieghahn在X射線儀器方面的發現及研究。

1926年，T.Svedberg采用超離心機研究分散體系。

1930年，V.Raman發現了拉曼效應。

1939年，E.O.Lawrence發明并發展了回旋加速器。

1944年，I.I.Rabi用共振方法記錄了原子核的磁性。

1948年，A.W.K.Tiselius采用電泳及吸附分析法發現了血漿蛋白質的性質。

1952年，F.Block及E.T.S.Wa1ton發展了核磁共振的精細測量方法。

1952年，A.J.P.Martin及R.L.M.Synge發明了分配色譜法。

1953年，F.Zernike發明了相差顯微鏡。

1959年，J.Heyrovsky首先發展了極譜分析儀及分析方法。

1979年，A.M.Cormack及C.N.Hounsfield發明計算機控制掃描層析診斷法（CT）。

1981年，K.M.Sieghahn發展了高分辨電子光譜儀。

1982年，A.Klug對晶體電子顯微鏡的發展。

1991年，R.R.Ernst對高分辨核磁共振方法的發展。

1994年，C.G.Shull發展了用于凝聚態物質研究的中子散射技術。

1999年，A.H.Zewail用飛秒光譜學對化學反應過渡態的研究。

2002年，J.B.t Fenn和田中耕一采用軟解析電離法對生物大分子進行質譜分析。

2002年，K.Wüthrich利用核磁共振譜學來解析溶液中生物大分子三維結構的方法。

2003年，P.Mansfield在核磁共振成像的研究。

2009年，G.E.Smith發明了生物分析用的電荷耦合器件圖像傳感器。

2014年，W.E.Moerner對超分辨率熒光顯微技術的發展。

2017年，J.Dubochet、J.Frank、R.Henderson開發了冷凍電鏡技術。

這些諾貝爾獎獲得者都曾因在分析儀器方面的貢獻而受到人們的肯定，也從另一方面反映了人類的進步與分析儀器的發展有著多么密切的關聯?；A研究促進分析儀器的發展，而先進的分析儀器又是人類進步和基礎研究不可缺少的工具。