Войти
| Арнольд Орвилл Бекман | |
|---|---|
 Арнольд Бекман, ок. 1921 | |
| Родился | (1900-04-10) 10 апреля 1900. Каллом, Иллинойс |
| Умер | 18 мая 2004 (2004-05-18) ( в возрасте 104 лет). Ла-Холла, Калифорния |
| Национальность | Американец |
| Alma mater | Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн,. Калифорнийский технологический институт |
| Награды | Медаль Гувера (1981). Премия Толмана (1985). Медаль Вермили (1987). Национальная медаль в области технологий ( 1988). Национальная медаль науки (1989). Президентская гражданская медаль (1989). Премия Бауэра (1992). Медаль общественного благосостояния (1999). Золотая медаль Отмера (2000) |
| Научная карьера | |
| Филдс | Физическая химия |
| Учреждения | Caltech,. Beckman Instruments |
| Советник по докторантуре | Роско Дж. Дикинсон |
| Внешнее видео | |
|---|---|
 | |
 Ученые, которых вы должны знать: Арнольд О. Бекман, «Веселье, суть дела, в технических аспектах », Институт истории науки | |
| Инструментальная химия ist: Невероятное любопытство Арнольда О. Бекмана (трейлер), Институт истории науки | |
| Гарри Б. Грей, Как инструментальный голос Арнольда Бекмана сформировал историю химии, Профили в химии, Институт истории науки |
Арнольд Орвилл Бекман (10 апреля 1900 - 18 мая 2004) был американским химиком, изобретателем, инвестором и филантропом. Будучи профессором Калифорнийского технологического института, он основал Beckman Instruments на основе своего изобретения в 1934 году pH-метра, устройства для измерения кислотности, которое позже считается «произвели революцию в изучении химии и биологии». Он также разработал спектрофотометр с DU, «вероятно, самый важный инструмент, когда-либо разработанный для развития бионауки». Бекман профинансировал первую компанию по производству транзисторов , что дало начало Силиконовой долине. После выхода на пенсию он и его жена Мейбл (1900-1989) были причислены к ведущим филантропам США.
Четырнадцать недель в химии (показано стр.27) вдохновили Бекмана в возрасте 9 лет. Бекман родился в <43 году.>Каллом, штат Иллинойс, деревня с населением около 500 человек в фермерском сообществе. Он был младшим сыном кузнеца Джорджа Бекмана и его второй жены Элизабет Эллен Джьюкс. Он интересовался миром с раннего возраста. Когда ему было девять лет, Бекман нашел старый учебник химии "Четырнадцать недель химии" Джоэла Дормана Стила и начал опробовать эксперименты. Его отец поддержал его научные интересы, позволив ему превратить склад для инструментов в лабораторию.
Мать Бекмана, Элизабет, умерла от диабета в 1912 году. Отец Бекмана продал свою кузницу и стал коммивояжером для кузнечных инструментов и материалов. За детьми Бекман была нанята экономка Хэтти Лэнг. Арнольд Бекман зарабатывал деньги как «практикующий пианист» в местном оркестре и как «официальный тестер сливок», управляя центрифугой для местного магазина.
В 1914 году семья Бекман переехала в Нормал, расположенный к северу. из Блумингтона, штат Иллинойс, чтобы молодые Бекманы могли посещать среднюю школу университета в Normal, «лабораторную школу», связанную с Государственным университетом Иллинойса. В 1915 году они переехали в сам Блумингтон, но продолжали посещать Университетскую школу, где Арнольд Бекман получил разрешение на занятия университетского уровня у профессора химии Говарда У. Адамса. Еще учась в старшей школе, Арнольд открыл свой собственный бизнес «Bloomington Research Laboratories», занимаясь аналитической химией для местной газовой компании. Он также выступал по вечерам как пианист в кинотеатре и играл с местными танцевальными коллективами. Он закончил прощальную речь своего класса, со средним баллом 89,41 за четыре года, самый высокий из полученных.
Бекману разрешили бросить школу на несколько месяцев раньше, чтобы внести свой вклад в Первую мировую войну. в начале 1918 г. работал химиком. В Keystone Steel and Iron он взял образцы расплавленного железа и проверил их, чтобы выяснить, подходит ли химический состав углерода, серы, марганца и фосфора для разливки стали.
Когда Бекману исполнилось 18 лет в августе 1918 года, он поступил в армию. в морской пехоте США. После трех месяцев в лагере морской пехоты на Пэррис-Айленд, Южная Каролина, он был отправлен на Бруклинскую военно-морскую верфь для транзита на войну в Европе. Из-за задержки поезда на место подразделения Бекмана встало другое подразделение. Затем, посчитав по группам в казармах, Бекман пропустил отправку в Россию на один пробел в строке. Вместо этого Арнольд провел День Благодарения в местном YMCA, где он встретил 17-летнюю Мэйбл Стоун Мейнзер, которая помогала подавать еду. Мэйбл станет его женой. Через несколько дней было подписано перемирие, положившее конец войне.
Бекман учился в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне, начиная с осени 1918 года. На первом курсе он работал с Карлом Шиппом. Удивляйтесь синтезу органических соединений ртути, но оба мужчины заболели от воздействия токсичной ртути. В результате Бекман сменил специализацию с органической химии на физическую химию, где он работал с Уортом Родебушем, Т. А. Уайтом и Герхардом Дитрихсоном. Он получил степень бакалавра в области химического машиностроения в 1922 году и степень магистра физической химии в 1923 году. Для получения степени магистра он изучал термодинамику водных растворов аммиака, предмет, который ему представил Т.А. Уайт.
Вскоре после поступления в Университет Иллинойса Бекман присоединился к братству Дельта Апсилон. Он был посвящен в главу Зетов Alpha Chi Sigma, химического братства, в 1921 году и в Gamma Alpha Научное братство выпускников в декабре 1922 года.
Бекман решил уйти. в Калифорнийский технологический институт (Калифорнийский технологический институт) за докторскую степень. Он пробыл там год, а затем вернулся в Нью-Йорк, чтобы быть рядом со своей невестой Мейбл, которая работала секретарем в Обществе обеспечения справедливой жизни. Он устроился на работу в инженерный отдел Western Electric, предшественника Bell Telephone Laboratories. Работая с Уолтером А. Шухартом, Бекман разработал программы контроля качества для производства электронных ламп и узнал о схемотехнике. Именно здесь Бекман обнаружил свой интерес к электронике.
Мэйбл и Арнольд Бекман Бекман женился на Мейбл 10 июня 1925 года. В 1926 году пара вернулась в Калифорнию, и Бекман возобновил учебу в Калифорнийском технологическом институте. Он заинтересовался ультрафиолетовым фотолизом и вместе со своим научным руководителем Роско Дж. Дикинсон работал над прибором для определения энергии ультрафиолетового света. Он работал, направляя ультрафиолетовый свет на термопару , преобразовывая падающее тепло в электричество, которое приводило в действие гальванометр . После получения докторской степени В 1928 году в области фотохимии для этого приложения квантовой теории к химическим реакциям Бекмана попросили остаться в Калифорнийском технологическом институте в качестве инструктора, а затем профессора. Линус Полинг, еще один из Роско Г. Дикинсон аспирантов также попросили остаться в Калифорнийском технологическом институте.
В 1933 году Бекман и его семья построили дом в Альтадене, Калифорния, в предгорьях и рядом с Пасаденой.. Они жили в Альтадене более 27 лет, воспитывая свою семью.
Лаборатория Арнольда Бекмана в Калифорнийском технологическом институте Во время своего пребывания в Калтехе Бекман активно преподавал в обоих вводных. и продвинутый уровень выпускников. Бекман поделился своим опытом в области выдувания стекла, проводя занятия в механическом цехе. Он также преподавал уроки по разработке и использованию исследовательских инструментов. Бекман лично имел дело с потребностями химиков в хороших приборах в качестве менеджера инструментального цеха химического факультета. Интерес Бекмана к электронике сделал его очень популярным на химическом факультете Калифорнийского технологического института, так как он обладал большим опытом в создании измерительных приборов.
. За время, проведенное в Калтехе, центр внимания отдела все больше смещался в сторону чистой науки и вдали от химической инженерии и прикладной химии. Артур Эймос Нойес, глава химического подразделения, призвал Бекмана и инженера-химика Уильяма Лейси поддерживать контакты с реальными инженерами и химиками, а также Роберт Эндрюс Милликен, президент Калифорнийского технологического института, передал Бекману технические вопросы от правительства и бизнеса. С их благословения Бекман начал принимать стороннюю работу в качестве научного и технического консультанта. Он также выступал в качестве научного эксперта в судебных процессах.
Исходный сайт National Inking Appliance Company, позже National Technical Laboratories В 1934 году Милликен направил И. Х. Лайонса из Национальной почтовой метрологической компании Арнольду Бекману. Лайонс хотел, чтобы чернила не забивались, чтобы почтовые расходы можно было печатать машинами, вместо того, чтобы клерки облизывали марки. Решение Бекмана состояло в том, чтобы делать чернила с масляной кислотой, веществом с неприятным запахом. Из-за этого ингредиента ни один производитель не хотел его производить. Бекман решил сделать это сам. Он основал компанию National Inking Appliance Company, получив место в гараже, принадлежащем производителю приборов Фреду Хенсону, и наняв двух студентов Калифорнийского технологического института, Роберта Бартона и Генри Фракера. Компания Beckman разработала и получила несколько патентов на повторное нанесение краски на ленты для пишущих машинок, но их маркетинг не увенчался успехом. Это был первый опыт Бекмана в управлении компанией и маркетинге продукта, и, хотя этот первый продукт не удался, Бекман перепрофилировал компанию для другого продукта.
pH-метр Beckman Model M 
Beckman Portable Используемый pH-метр Sunkist Growers имел проблемы с собственным производственным процессом. Лимоны, не предназначенные для продажи в качестве продуктов, были превращены в пектин или лимонную кислоту с использованием диоксида серы в качестве консерванта. Сункисту необходимо было знать кислотность продукта в любой момент времени, и используемые тогда колориметрические методы, такие как показания лакмусовой бумаги, не работали должным образом, поскольку диоксид серы мешал их. Химик Глен Джозеф из Sunkist пытался измерить концентрацию ионов водорода в лимонном соке электрохимически, но диоксид серы повредил водородные электроды, а нереактивные стеклянные электроды давали слабые сигналы и были хрупкими.
Джозеф подошел к Бекману, который предложил, чтобы вместо того, чтобы пытаться повысить чувствительность своих измерений, он усилил свои результаты. Бекман, знакомый со стеклодувом, электричеством и химией, предложил конструкцию лампового усилителя и в итоге создал для Джозефа рабочий аппарат. Стеклянный электрод, используемый для измерения pH, был помещен в электрическую цепь в вакуумной трубке, производя усиленный сигнал, который затем мог быть считан электронным измерителем. Прототип оказался настолько полезным, что Джозеф запросил второй прибор.
Бекман увидел возможность и, переосмыслив проект, решил создать законченный химический прибор, который можно было бы легко транспортировать и использовать неспециалистам. К октябрю 1934 года он зарегистрировал патентную заявку США № 2,058,761 на свой «ациметр», позже переименованный в pH-метр. Компания Arthur H. Thomas, всемирно известный дилер научных приборов из Филадельфии, была готова попробовать продать его. Несмотря на то, что он стоил дорого - 195 долларов - примерно начальная месячная зарплата профессора химии в то время, - это было значительно дешевле, чем предполагаемая стоимость создания сопоставимого прибора из отдельных компонентов, около 500 долларов. Первоначальный pH-метр весил почти 7 кг, но был существенным улучшением по сравнению с набором хрупкого оборудования. Самый ранний измеритель имел конструктивную ошибку, заключающуюся в том, что показания pH менялись с глубиной погружения электродов, но Бекман решил проблему, закрыв стеклянную колбу электрода.
8 апреля 1935 года Бекман переименовал свою компанию в National Technical Laboratories, официально признав его новую направленность на создание научных инструментов. Компания арендовала помещения побольше на 3330 Colorado Street и начала производство pH-метров. PH-метр - важное устройство для измерения pH раствора, и к 11 мая 1939 года продажи были достаточно успешными, и Бекман покинул Калифорнийский технологический институт и стал президентом Национальной технической лаборатории на полную ставку. К 1940 году Бекман смог взять ссуду на строительство собственного завода площадью 12 000 квадратных футов в Южной Пасадене.
Ультрафиолетовый спектрофотометр Beckman DK1 
Спектрофотометр Beckman DU в использовании В 1940 году оборудование, необходимое для измерения энергии света в видимом спектре, могло стоить лаборатории до 3000 долларов, что было огромной суммой в то время. Также рос интерес к изучению ультрафиолетовых спектров за пределами этого диапазона. Подобно тому, как Бекман создал единый простой в использовании прибор для измерения pH, он поставил перед собой цель создать простой в использовании прибор для спектрофотометрии. Группа исследователей Бекмана, возглавляемая Ховардом Кэри,разработала несколько моделей.
В новых спектрофотометрах использовалась призма для разделения света на его спектр поглощения и фототрубка для электрического измерения световой энергии по всему спектру.. Они позволили пользователю построить спектр поглощения света веществом, дав стандартизованный «отпечаток пальца», характерный для соединения. С моделью D Бекмана, позже известной как спектрофотометр DU, Национальные технические лаборатории успешно предоставили первый простой в использовании отдельный прибор, содержащий как оптические, так и электронные компоненты, необходимые для спектрофотометрии ультрафиолетового поглощения. Пользователь мог вставить образец, набрать желаемую длину волны света и прочитать величину поглощения этой частоты с помощью простого измерителя. Он давал точные спектры поглощения как в ультрафиолетовой, так и в видимой областях спектра с относительной легкостью и воспроизводимой точностью. Национальное бюро стандартов провело тесты, чтобы подтвердить, что результаты DU были точными и повторяемыми, и рекомендовало его использование.
Спектрофотометр Beckman DU был назван «моделью T» научных инструментов: «Это устройство навсегда упростило и оптимизированный химический анализ, позволяющий исследователям выполнять количественное измерение вещества с точностью 99,9% в течение нескольких минут, в отличие от недель, которые требовались ранее для получения результатов с точностью только 25% ". Теодор Л. Браун отмечает, что он «произвел революцию в измерении световых сигналов от образцов». Нобелевский лауреат Брюс Меррифилд назвал спектрофотометр DU «вероятно, самым важным инструментом, когда-либо созданным для развития бионауки».
Разработка спектрофотометра также имела непосредственное отношение к военным усилиям.. Например, изучается роль витаминов для здоровья, и ученые хотели определить продукты, богатые витамином A, чтобы солдаты оставались здоровыми. Предыдущие методы предусматривали кормление крыс в течение нескольких недель, а затем выполнение биопсии для оценки уровня витамина А. Спектрофотометр DU показал лучшие результаты за считанные минуты. Спектрофотометр DU также был важным инструментом для ученых, изучающих и производящих новое чудо-лекарство пенициллин. К концу войны американские фармацевтические компании производили 650 миллиардов единиц пенициллина каждый месяц. Большая часть работы, проделанной в этой области во время Второй мировой войны, держалась в секрете до самой войны.
Бекман и его компания были вовлечены в ряд секретных проектов. Ощущалась острая нехватка каучука , который использовался в шинах для джипов и самолетов, а также в танках. Природные источники с Дальнего Востока были недоступны из-за войны, и ученые искали надежный синтетический заменитель. Офис Rubber Reserve обратился к Бекману с просьбой о разработке инфракрасного спектрофотометра для помощи в изучении таких химических веществ, как толуол и бутадиен. Управление Rubber Reserve тайно встретилось в Детройте с Робертом Браттейном из Shell Development Company, Арнольдом О. Бекманом и Р. Боулингом Барнсом из American Cyanamid. Бекману было предложено тайно изготовить сотню инфракрасных спектрофотометров для использования уполномоченными государственными учеными на основе конструкции однолучевого спектрофотометра, которая уже была разработана Робертом Браттейном для Shell. Результатом стал спектрофотометр Beckman IR-1.
К сентябрю 1942 года первые приборы уже были отгружены. Примерно 75 IR-1 были изготовлены в период с 1942 по 1945 год для использования в синтетических каучуках США. Исследователям не разрешалось публиковать или обсуждать что-либо, связанное с новыми машинами, до окончания войны. Другие исследователи, которые независимо занимались развитием инфракрасной спектрометрии, смогли публиковать и разрабатывать инструменты в это время, не подвергаясь ограничениям секретности.
Бекман продолжил разработку инфракрасного спектрофотометра после выпуска IR-1. Столкнувшись с жесткой конкуренцией, он решил в 1953 году радикально переработать инструмент. Результатом стал IR-4, который мог работать как с одинарным, так и с двойным пучком инфракрасного света. Это позволило пользователю одновременно проводить эталонное измерение и измерение образца.
Потенциометр Beckman Helipot SA1400A 
Микросхема Helipot, 1966 В то же время, когда Бекман обратился к Бекману по поводу инфракрасной спектрометрии, с ним связался Пол Розенберг. Розенберг работал в Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института. Лаборатория была частью секретной сети исследовательских институтов в Соединенных Штатах и Великобритании, которые работали над разработкой радара, «радиообнаружения и определения дальности». Проект заинтересовал Бекмана из-за высокого
