1.2　仪器分析概述

1.2.1　仪器分析的发展史

仪器分析的发展与分析仪器的发展息息相关，分析仪器的发展史接近100年。

第一阶段从19世纪20年代开始，最早的仪器是较简单的设备，如天平、滴管等。分析工作者用目视和手动的方法一点点地取得数据，然后作记录，分析人员介入了每一个分析步骤。

第二阶段是1930～1960年间，人们使用特定的传感器把要测定的物理或化学性质转化为电信号，然后用电子线路使电信号再转化为数据，如当时的紫外及红外光谱、极谱仪等，分析工作者用各种电钮及各种开关来使上述电信号转化到各种表头或记录器。

1960年以后微机的应用，也就形成了第三代分析仪器。这些计算机与分析仪器相联，用来处理数据。有时可以用计算机的程序送入简单的指令，使分析仪器自动处于最佳操作条件，并监控输出的数据。但脱离了计算机，当时的分析仪器还可以独立工作。一般要求工作者必须对计算机十分熟悉才能使用这类系统。

微处理机芯片的制造成功，进一步促进了第四代分析仪器的产生。微处理机是该仪器中一个不可分割的部件，直接由分析工作者输入指令，同时控制仪器并处理数据，并以不同方式输出结果，同时也可以对仪器的各部件进行诊断。数据处理速度及内存量的增加使数据的接收及处理非常快速。新的技术如傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振仪的相继出现，都是用计算机直接操作并处理结果的。有时可以仅用一台计算机同时控制几台分析系统，键盘和显示屏代替控制钮、数据显示器等。某一特定分析方法的各种程序及参数都预先储存在仪器中，操作更为简单。

第五代分析仪器始于20世纪末，此时计算机的价格/性能比进一步改进，因而有可能采用功能十分完善的个人计算机来控制第四代分析仪器。因此分析工作中必不可少的制样、进样过程都可以自动进行。已经有一些仪器制造商可以提供工作站，其中包括各种制样技术，如稀释、过滤、抽提等模式，样品在不同设备中的移动可以用流动注射或机器人进行操作。目前对于环境样品的分析已有这类标准模式的全自动仪器出售。高效的图像处理可以让工作及监控分析过程自动进行，并为之提供报告及结果的储存。

1.2.2　仪器分析的发展是多种学科交叉发展的结果

仪器分析的发展与社会及科技的要求相适应，仪器分析的发展是多种学科交叉发展的结果。以下30余位在不同时期荣获诺贝尔奖的科学家，他们的受奖内容都与分析仪器的发明或深入研究有关。这些科学家分布在物理、化学、生物学等各个领域，由此也可以看出，分析仪器的发展是多种学科交叉发展的结果，从他们在不同时期的发现也可以看出分析仪器的大致发展进程。

1901年，W.C.Rontgen，首先发现了X射线的存在。

1901年，J.N.Van’t Hoff发现了化学动力学的法则及溶液渗透压。

1902年，S.Arrhenius对电解理论的贡献。

1906年，J.J.Thomson对气体电导率的理论研究及实验工作。

1907年，A.A.Michelson首先制造了光学精密仪器及对天体所做的光谱研究。

1914年，M.Von Lane发现结晶体X射线的衍射。

1915年，W.H.Bragg及W.L.Bragg共同采用X射线技术对晶体结构进行分析。

1917年，C.G.Barkla发现了各种元素X射线辐射的不同。

1922年，F.W.Aston发明了质谱技术可以用来测定同位素。

1923年，F.Pregl发明了有机物质的微量分析。

1924年，W.Einthoven发现了心电图机制。

1924年，M.Sieghahn在X射线仪器方面的发现及研究。

1926年，T.Svedberg采用超离心机研究分散体系。

1930年，V.Raman发现了拉曼效应。

1939年，E.O.Lawrence发明并发展了回旋加速器。

1944年，I.I.Rabi用共振方法记录了原子核的磁性。

1948年，A.W.K.Tiselius采用电泳及吸附分析法发现了血浆蛋白质的性质。

1952年，F.Block及E.T.S.Wa1ton发展了核磁共振的精细测量方法。

1952年，A.J.P.Martin及R.L.M.Synge发明了分配色谱法。

1953年，F.Zernike发明了相差显微镜。

1959年，J.Heyrovsky首先发展了极谱分析仪及分析方法。

1979年，A.M.Cormack及C.N.Hounsfield发明计算机控制扫描层析诊断法（CT）。

1981年，K.M.Sieghahn发展了高分辨电子光谱仪。

1982年，A.Klug对晶体电子显微镜的发展。

1991年，R.R.Ernst对高分辨核磁共振方法的发展。

1994年，C.G.Shull发展了用于凝聚态物质研究的中子散射技术。

1999年，A.H.Zewail用飞秒光谱学对化学反应过渡态的研究。

2002年，J.B.t Fenn和田中耕一采用软解析电离法对生物大分子进行质谱分析。

2002年，K.Wüthrich利用核磁共振谱学来解析溶液中生物大分子三维结构的方法。

2003年，P.Mansfield在核磁共振成像的研究。

2009年，G.E.Smith发明了生物分析用的电荷耦合器件图像传感器。

2014年，W.E.Moerner对超分辨率荧光显微技术的发展。

2017年，J.Dubochet、J.Frank、R.Henderson开发了冷冻电镜技术。

这些诺贝尔奖获得者都曾因在分析仪器方面的贡献而受到人们的肯定，也从另一方面反映了人类的进步与分析仪器的发展有着多么密切的关联。基础研究促进分析仪器的发展，而先进的分析仪器又是人类进步和基础研究不可缺少的工具。