Kuka rakensi ensimmäisen massaspektrometrin?
Massaspektrometria
Ensimmäisen massaspektrometrin rakensi J. J. Thomson 1912. Laitettaan hän kutsui parabola spektrografiksi. Laitteella hän sai aineiden O, N, CO, CO ja COCl massaspektrit, ja havaitsi negatiivisesti varautuneita ioneita (anioneja) ja monivarauksellisia ioneita. 1913 hän löysi neonin isotoopit 20 ja 22.
Tuulimyllygalaksi
William Parsons katseli M101:tä 72-tuumaisella Newton-tyyppisellä peilikaukoputkellaan 1800-luvun puolenvälin jälkeen. Hän oli ensimmäinen, joka huomasi spiraalirakenteen. Nykyäänkin M101:n spiraalirakenteen havaitsemiseen vaaditaan melko suuria laitteita ja hyvin tumma taivas. Penispletysmografi
Alkuperäisen laitteen kehitti Kurt Freund Tšekkoslovakiassa 1950-luvulla. Laitteen tarkoitus oli testata kutsuntoja pakoilevia miehiä, jotka väittivät olevansa homoseksuaaleja välttääkseen armeijan. Mårten Brenner
Mårten Withmar Brenner (28. toukokuuta 1926 Helsinki – 11. heinäkuuta 2012 Turku) oli suomalainen ydinfyysikko, joka tutki erityisesti ydinspektrografiaa. Hän oli vuosina 1962–1966 Helsingissä Sädehoitoklinikan pääfyysikko ja 1966–1991 Åbo akademin kokeellisen fysiikan professori sekä 1974–1989 sen kiihdytinlaboratorion päällikkö. Tekniikan historia
Standardointi erityisesti mittojen suhteen oli tärkeää jo muinaisissa korkeakulttuureissa kaupankäynnin vuoksi. Teollinen vallankumous lisäsi standardoinnin merkitystä. Ranskan suuri vallankumous synnytti metrijärjestelmän 1700-luvun lopulla. Metrijärjestelmästä kehittyi Si-järjestelmäksi kutsuttu kansainvälinen yksikköjärjestelmä mitoille. Ensimmäinen kansallinen mittastandardilaitos oli Ranskaan 1875 perustettu Bureau International des Poids et Measures. Standardointi on laajentunut myös koneiden osiin, menetelmiin ja tietotekniikkaan, esimerkiksi ASCII-koodi. Puuvillanpuhdistuskoneen keksijä ja asetehtailija Eli Whitney (1765-1825) tunnetaan mittatarkkuuden ja vaihdettavuuden edistäjänä. Mittatulkeilla, joiden käyttö alkoi 1840-luvulla, voidaan varmistaa, että osa on sallituissa mittavaihtelurajoissa. Metriset ruuvikierteet ovat vallanneet maailman Yhdysvaltoja lukuun ottamatta, mutta putkien suhteen on laajasti käytössä tuumakoot ja -kierteet. Kansainvälinen standardointi organisaatio ISO perustettiin 1947, mutta sitä oli edeltänyt vuonna 1926 perustettu kansallisten standardiorganissatioiden liitto (ISA), jonka toiminta lakkasi toiseen maailmansotaan. ISO on julkaisut noin 19 000 standardia. Kolmiomittaus
Suomessa on tehty kolme suurta kolmiomittausta. Ensimmäisen teki vuosina 1736–1737 Tornionjokilaaksossa Pierre-Louis Moreau de Maupertuis, joka osoitti mittauksillaan Maan olevan navoiltaan litistynyt. 1830–1852 tehtiin Pohjoiselta jäämereltä Mustallemerelle kulkenut Struven ketju, jonka avulla tehtyjen mittaustulosten perusteella julkaistiin vuonna 1873 Suomen yleiskartta. Kolmannen aloitti Suomen itsenäistymisen jälkeen Geodeettinen laitos. Viimeisin kolmiomittaustorni rakennettiin Suomessa 1986, ja koko Suomen peruskartoitus saatiin valmiiksi vuotta myöhemmin. James Clerk Maxwell
Maxwell teki myös tutkimusta optiikan ja väri­näön parissa – jopa niin, että hänen keksintönään pidetään sitä, että värivalokuvia voidaan muodostaa punaisen, vihreän ja sinisen suotimen avulla. Hän pyysi valokuvaaja Thomas Suttonin kuvaamaan skottiruudullista nauhaa kolme kertaa eri värin suodattimilla. Kun erilliset kuvat laitetaan kohdakkain, muodostuu täydellinen värikuva. Saadun kuvan värit olivat kuitenkin hieman luonnollisista väreistä poikkeavat, koska suotimet läpäisivät kuitenkin ihmissilmälle näkymättömiä taajuuksia, mutta periaate oli oikea. Nämä kolme valokuvalevyä sijaitsevat nyt Edinburghissa pienessä museossa Indian Street 14:ssä, Maxwellin syntymäkodissa. Laryngoskooppi
Varhaisen laryngoskoopin edeltäjän, eräänlaisen kurkunkannen tähystimen, kehitti Benjamin Guy Babington vuonna 1829. Englantilaista musiikin professoria Manuel Garcíaa (1805–1906) pidetään laryngoskopiatoimenpiteen keksijänä, sillä hän pystyi hammaspeilin ja heijastetun auringonvalon avulla ensimmäisenä näkemään oman kurkunpäänsä. Useat henkilöt kehittivät toimenpidettä eteenpäin, mutta kyseisenä aikakautena ei vielä ollut olemassa riittävän hyviä valonlähteitä näkyvyyden saamiseksi äänihuuliin. Varsinaisen laryngoskoopin keksi vuonna 1895 saksalainen Alfred Kirstein. Kyseisessä jäykässä laryngoskoopissa kädensijassa olevan lampun valo ohjautui linssin ja prisman avulla. Instrumenttia kehitti edelleen yhdysvaltalainen Chevalier Jackson. Vuonna 1941 Robert Miller kehitti suoran Miller-tyyppisen laryngoskoopin kielen, ja käyrän Macintosh-tyyppisen kielen keksi englantilainen anestesiologi Robert Reynolds Macintosh vuonna 1943. Massaspektrometria
Yksi ESI:n muunnelmista on DESI (eng. "desorption electrospray ionization"). Pentti Mälkönen
Kemistinä Mälkösen tutkimusala oli orgaanisten yhdisteiden rakenne ja syntetisointi. Hän teki rakennetutkimusta mm. massaspektrometrin avulla. Osan tutkimustyöstään Mälkönen teki Suomen Akatemian rahoittamissa projekteissa. Maan magneettikenttä
Vanhin Maan magneettikenttää suunnistamisessa hyödyntävä laite on kompassi, jonka neula asettuu Maan magneettikentän suuntaisesti. Vaikka kompassi on vanha keksintö ja se tunnettiin Kiinassa jo varhain, ajatuksen Maasta suurena magneettina esitti ensimmäisen kerran luonnontieteilijä William Gilbert vasta vuonna 1600. Hänen teoksensa "De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure" keskeisin väite oli "magnus magnes ipse est globus terrestris", Maa itse on suuri magneetti. Gilbert teki myös kokeita Maata kuvaavalla magnetisoidulla rautapallolla eli "terrellalla". Paavo Lumme
Lumme tutki etupäässä kiinteiden aineiden kemiallista rakennetta. Hänen aikanaan Jyväskylän yliopistossa aloitettiin kiinteän aineen rakennetutkimus röntgendiffraktiomenetelmällä. Ensimmäiset laitteistot olivat jauhediffraktometrejä. Vuonna 1974 kemian laitokselle hankittiin ensimmäinen automaattinen digitaalinen yksikidediffraktometri. Mooli
Ainemääriä määriteltiin ennen moolin käyttöönottoa vaihtelevilla tavoilla. Idea käyttää vertailunäytettä antoi sysäyksen tarkempaan ja yleisesti hyväksyttyyn määritelmään. Sekä fyysikot että kemistit valitsivat vertailunäytteeksi hapen, mutta tekivät sen eri tavoin. Kemistit käyttivät vertailunäytteessään 16 g luonnonhappea, joka on seos kolmesta erimassaisesta isotoopista: O, O ja O. Fyysikot kykenivät erottelemaan isotoopit toisistaan massaspektrometrillään, ja ottivat vertailunäytteeksi 16 g isotooppia O. Näistä syntyi kaksi atomimassataulukkoa, joiden arvot erosivat hieman toisistaan. Vasta vuoden 1959 lopulla "International Union of Pure and Applied Physics" (IUPAP) ja "International Union of Pure and Applied Chemistry" (IUPAC) pääsivät yhteisymmärrykseen yhteisen määritelmän käyttöönotosta. Siinä päädyttiin käyttämään hiilen isotooppia C. Massaspektrometria
TOF-analysaattorit on usein yhdistetty MALDI-ionisaattoriin TOF-MALDI-yhdistelmäksi, koska se sopii TOF-analysaattoriin hyvin tuottamansa lyhyen ionisuihkun ansiosta, toisin kuin esimerkiksi ESI. TOF-MALDI-massaspektrometrit kykenevät havaitsemaan parhaimmillaan yli 300 000 daltonin ioneita satojen attomoolien (10 mol) määrinä. Laitteet ovat siis hyvin herkkiä. Massaspektrometria
Kaikkein yleisin (eng. "most abundant") massa on yleisimmän havaitun ionisoituneen isotoopin tai isotooppiyhdistelmän massa. Ionia kutsutaan pääasialliseksi ioniksi (eng. "principal ion"). Harvinaisempien isotooppien tilastollinen todennäköisyys olla osana molekyyliä kasvaa molekyylin kasvaessa. Siksi massaspektrissä suurin tietyn molekyylin aiheuttama havaittu piikki poikkeaa monoisotooppisesta massasta jos molekyyli on kyllin suuri. Suurissa molekyyleissä monoisotooppinen massa voi olla spektrissä näkymätön. Tämä näkyy kuvan glukagoni-esimerkissä, jossa suuri yleisin piikki peittää mitättömän pienen monoisotooppisen piikin. Glukagoni nimittäin on runsaasti atomeita. Spektroskopia
Ultravioletti-(UV)- ja infrapuna-(IR)-spektroskopiaa sekä erityisesti massa- ja ydinmagneettinen resonanssispektroskopiaa (NMR) käytetään laajasti kemian alan tutkimuksessa. UV-, IR- ja NMR-menetelmissä käytettävä säteily ei ole liian voimakasta ja monet tutkittavat aineet pysyvät entisellään. Liian voimakasta, korkeataajuuksista sähkömagneettista säteilyä käytettäessä yhdisteen sisäiset voimat eivät enää pidä yhdistettä vakaana vaan se hajoaa. Massaspektrometria
Eksakti (eng. "exact") massa on valittujen isotooppien massoista laskettu teoreettinen massa. Jos molekyylissä on muita kuin yleisimpiä isotooppeja (esimerkiksi H sijaan H) kutsutaan eksaktia massaa myös isotopologiseksi (eng. "isotopologue") massaksi monoisotooppisen massan sijaan. Massaspektrometria
Monoisotooppinen (eng. "monoisotopic") massa lasketaan jokaisen maankuoren yleisimmän isotoopin desimaalisista massoista. Esimerkiksi H = 1.00783 u ja O = 15.99491 u, joten HO = 18.01057 u. Mars Reconnaissance Orbiter
Compact Reconnaissance Imaging Spectrometers for Mars (CRISM, "Pieni tiedustelukuvausspektrometri") on spektrometri, joka toimii infrapunan ja näkyvän valon taajuuksilla. Sen tarkoituksena on tehdä yksityiskohtaiset kartat Marsin pinnan mineraaleista. CRISMin resoluutio on 18 metriä 300 kilometrin korkeudelta. Se toimii 400–4 050 nanometrin välisellä alueella, josta se mittaa 560 kanavaa joista jokainen on 6,55 nanometrin levyinen. Anders Ångström (fyysikko)
Ångström seurasi Adolf Ferdinand Svanbergiä Uppsalan yliopiston fysiikan professorina. Ångström alkoi tutkia vuodesta 1861 eteenpäin spektroskopiaa ja mittasi vedyn neljän tunnetun spektriviivan tarkat aallonpituudet. Kaksi vuotta myöhemmin Ångström löysi ensimmäisenä Auringosta vetyä. Robert Thalénin ja Ångströmin vuonna 1868 laatima Auringon spektriviivojen luettelo, "Recherches sur le spectre solaire", on spektroskopian perusteoksia. Luettelo sisältää tiedot yli 1200:sta spektriviivasta. Ångström huomasi metrin olevan liian suuri yksikkö ilmoittamaan spektriviivojen aallonpituuksia, joten hän päätti merkitä pituudet metrin kymmenesmiljardisosilla. Tätä mittayksikköä alettiin kutsua ångströmiksi. Ångström tutki ensimmäisenä myös revontulien spektriä vuonna 1867, ja löysi ominaisen kirkkaan viivan keltavihreällä alueella. Hän erehtyi kuitenkin luulemaan, että sama viiva olisi havaittavissa eläinratavalossa. Otsonikato
Suoran mittaamisen lisäksi otsonin määrää voidaan tutkia erilaisilla kaukokartoitusmenetelmillä joko lidarin ("Light Detection and Ranging") tai satelliittien avulla. Lidar toimii kuten tutka, mutta siinä käytetään radioaaltojen sijaan lasersädettä. Otsonin määrän muutoksia voidaan arvioida epäsuorasti myös mittaamalla Maan pinnalle pääsevän UV-säteilyn määrää. Tähän perustuu muun muassa Dobsonin spektrofotometri, joka oli ensimmäinen otsonin mittaamiseen käytetty laite, ja sen modernimpi versio Brewerin spektrofotometri. Dobsonin spektrofotometrin kehitti Gordon Dobson 1920-luvun puolivälissä, jolloin myös ensimmäiset otsonimittaukset alkoivat. Laser
Albert Einstein loi teoreettisen pohjan lasereille vuonna 1916 Planckin säteilylakia tarkastelleella tutkimuksellaan. Tähän työhön kuitenkin palattiin vasta toisen maailmansodan jälkeen vuonna 1953, kun Charles Townes ja jatko-opiskelijat James Gordon ja Herbert Zeiger rakensivat ensimmäisen maserin. Laite ei kuitenkaan pystynyt jatkuvan säteen tuottoon. Townes jakoi vuoden 1964 Nobelin fysiikanpalkinnon neuvostoliittolaisten Nikolai Basovin ja Aleksandr Prohorovin kanssa, jotka olivat selvitelleet jatkuvan säteen tuottamiseen liittyviä ongelmia. Henry Fox Talbot
Talbot oli myös yksi spektroskopian ensimmäisistä tutkijoista. Hän osoitti, että jokaisella alkuaineella on sille ominainen ainutlaatuinen spektri ja että on mahdollista tunnistaa alkuaineet niiden spektrien avulla. Spektrianalyysi sai suuren tieteellisen merkityksen, sillä se teki mahdolliseksi selvittää kaukaisten tähtien valon avulla, mistä alkuaineista ne koostuvat. Massaspektrometria
Laserdesorptiossa (LD) näyte ionisoidaan levyltä UV- tai IR -taajuisen laserin hyvin lyhyen ja intensiivisen pulssin avulla vakuumissa. Näyte muuntuu kaasuksi ja ionisoituu. LD:n paljon yleisempi muunnelma on matriisiavusteinen laserdesorptio (eng. "matrix-assisted laser desorption", MALDI). MALDI toimii suurille, jopa 300 000 u molekyyleille. Menetelmä sopii haihtumattomille, suurille ja vesiliukoisille yhdisteille, ja sitä käytetään erityisesti monille biomolekyyleille, kuten proteiineille, hiilihydraateille ja lipideille. Näytemolekyylin hajoamista tapahtuu vähän ja MALDI:n mittaustarkkuus säilyy hyvänä runsaammissa näytteen epäpuhtauksissa kuin mitä muut yleiset menetelmät (esim. ESI) sallivat.
MALDI:ssa on yleensä tasainen metallilevy, jossa on rajattuja alueita näytteille. MALDI:n ero pelkkään LD:hen on se, että MALDI:ssa näyte on runsaan matriisiksi kutsutun aineseoksen seassa, joka näytemolekyylien sijaan absorboi laserin energian, jolloin näyte ei fragmentoidu merkittävästi. Tavallisessa LD:ssä ilman matriisia tutkittava aine fragmentoituu, erityisesti jos se on suuri ja herkkä molekyyli, kuten jokin proteiini. Matriisi koostuu yleensä näytteen molekyyleihin verrattuina pienistä orgaanisista molekyyleistä, jotka ovat kykeneviä absorboimaan laserin säteilyn ja ovat muutenkin matriisiin ominaisuuksiltaan sopivia. Francis William Aston
Francis William Aston (1. syyskuuta 1877, Birmingham – 20. marraskuuta 1945, Cambridge) oli brittiläinen kemisti ja fyysikko. Hän sai Nobelin kemianpalkinnon vuonna 1922 useiden ei-radioaktiivisten alkuaineiden isotooppien löytämisestä keksimänsä massaspektrometrillä sekä kokonaislukusäännön muotoilusta. Francesco Fontana
Fontana myöskin väitti keksineensä mikroskoopin vuonna 1618, keskintö jolla on monta hakijaa kuten Cornelius Drebbel, Zacharias Jansen tai hänen isänsä Hans Martens, ja Galileo Galilei. EMI
Vuonna 1958 EMI rakensi Godfrey Hounsfieldin johdolla Britannian ensimmäisen täysin transistoroidun tietokoneen nimeltä EMIDEC 100. 1960-luvun lopulla äänilevyliiketoiminnasta vaurastunut EMI pystyi sijoittamaan kehitystoimintaan. Vuonna 1971 EMI kehitysryhmä sai valmiiksi ensimmäisen tomografia- eli kerroskuvauslaitteiston, joka mullisti lääketieteen kuvantamismenetelmiä. Laitteiston pääsuunnittelija Godfrey Hounsfield sai työstään lääketieteen Nobel-palkinnon 1979.
Vähitellen EMI:n laitekehitys- ja valmistustoiminta myytiin muille yrityksille, pääasiassa "Thorn Electrical Industriesille", mistä syntyi Thorn EMI. Massaspektrometria
Vuonna 1953 keksityissä kvadrupoleissa erottelu perustuu ionien lentoratojen vakauksien eroihin. Laiteessa ioneita suihkutetaan ionisaattorilta sähköisesti varattujen reiällisten levyjen (linssien) kautta, jotka keskittävät suihkun tiiviiksi. PH-mittari
Saksalainen kemisti Fritz Haber ja puolalainen fyysikko Zygmunt Klemensiewicz rakensivat vuonna 1906 lasielektrodin, jonka tuottama sähköinen potentiaali riippui vetyionien aktiivisuudesta. Lasielektrodilla oli suuri sisäinen vastus, mikä vaikeutti happamuuden määrittämistä. Jotta tulokset olisivat olleet tarkkoja, tuli käyttää erittäin herkkää galvanometriä. Galvanometrit itsessään olivat vaikeita pitää kunnossa, joten ratkaisuksi amerikkalainen kemisti Arnold Beckman ehdotti suurivahvistuksellista vahvistinta. Nyt virran määrää voitiin mitata halvemmilla virtamittareilla. Ensimmäinen pH-mittari "Model G" valmistui vuonna 1934. Tämä prototyyppi osoittautui toimivaksi ja jo vuonna 1936 sitä alettiin markkinoida. Sitä myytiin moninkertaisesti alussa arvioituun määrään verrattuna ja vuonna 1955 myytiin 126 000:s laite. Model G-pH-mittari painoi puisessa kotelossaan 8 kilogrammaa. Tämän laitteen käyttäjä tuli osata välttää monia mittausvirheen lähteitä, jotta mittaukset olisivat onnistuneet hyvin. Erityisesti mittauselektrodi oli herkkä siitä, miten se astetettiin nesteeseen (asento ja mittaussyvyys). Sen vuoksi alettiin vuonna 1937 suunnitella uutta elektrodia. Muut samanaikaiset pH-mittarit olivat rakenteeltaan samanlaisia. Niissä oli ulkoinen mittaus- ja referenssielektrodi sekä suuritehoinen vahvistin ja ampeerimittari samassa laatikossa. Järjestelmäkamera
Yksisilmäisen peiliheijastuskameran historia alkaa vuodesta 1861, kun englantilainen Thomas Sutton sai patentin kameralle, jonka linssin ja valoherkän materiaalipinnan välillä oli 45 asteen kulmaan asetettu, valotuksen ajaksi pois tieltä kääntyvä peili, joka toimi samalla sulkimena. Sutton Reflex -kameroita ei monta valmistettu, mutta vuonna 1884 esitelty, amerikkalaisen Calvin Rae Smithin patenttiin perustuva Monocular Duplex -kamera oli ensimmäinen sarjavalmistukseen tuotu peiliheijastuskamera. Sen esittely ajoittui aikaan, jolloin valoherkistä emulsioista oli saatu niin herkkiä, että kameraa ei välttämättä tarvinnut enää asettaa jalustalle vaan voitiin siirtyä spontaanimpaan käsivarakuvaukseen. Monocular Duplex käytti 8,3 × 11 senttimetrin kokoisia lasinegatiivilevyjä, mutta pian siihen sai sovitteen jolla saattoi käyttää Eastman-yhtiön laakafilmiä. Magnetroni
Ensimmäisen magnetronin kehitti Albert Hull 1921. Hänen laitteensa olivat yksinkertaisia kaksinapaisia magnetroneja, ja myöhemmin kehitetty onteloresonaattorimagnetroni osoittautui paljon hyödyllisemmäksi. Samana vuonna myös Erich Habann kehitti Jenassa oman magnetroninsa, joka hyödynsi pysyvänsuuruista magneettikenttää. Toisen maailmansodan alettua ja tutkan tultua tärkeäksi oli suurvaltojen armeijoilla valtava tarve suuritehoiselle mikroaaltokehittimelle, joka toimisi lyhyemmillä aallonpituuksilla, eli siis korkeammilla taajuuksilla, kuin silloiset putkikehittimet. Saksassa Hans Hollmann oli kehittänyt onteloresonaattorimagnetronin jo 1935 ja saanut sille patentin, mutta armeija ei ollut siihen tyytyväinen. Saksalaisilla olikin toisen maailmansodan tutkissaan käytössä klystroni, joka oli tehottomampi. Massaspektrometria
Plasmadesorptiossa (PD) näyte asetetaan aluminoidulle nailonkalvolle, jossa se altistetaan kaliforniumin isotoopin 252 fissiotuotteille, jotka johtavat näytteen ionisoitumiseen. Matriisiavusteinen laserdesorptio (MALDI) on korvannut menetelmän lähes kokonaan. Metrijärjestelmä
Tieteen ja tekniikan kehitys teki kuitenkin tarpeelliseksi määritellä yksiköitä muillekin suureille. Ensimmäisen huomattavan ehdotuksen sähkösuureiden mittajärjestelmäksi teki Karl Friedrich Gauss 1830-luvulla. Hänen ehdotuksensa hieman muunnetussa muodossaan tuli tieteellisissä yhteyksissä käyttöön cgs-järjestelmän nimellä. Yleisemmin käytetyn sähkö­mitta­järjestelmän vahvisti kansainvälinen mitta- ja painokongressi vuonna 1881. Siinä tuli uudeksi perusyksiköksi sähkövirran yksikkö ampeeri. Kaikki nämä järjestelmät olivat erilaisia alkuperäisen metrijärjestelmän laajennuksia. Massaspektrometria
MALDI:n muunnelmia ovat muun muassa SALDI (eng. "surface-activated laser desorption ionization"), AP-MALDI (eng. "atmospheric pressure") ja DIOS (eng. "desorption ionization on silicon"), jossa matriisin korvaa kiinteä ja huokoinen silikoni. DIOS:ssa on useita etuja MALDI:iin nähden: sillä kyetään havaitsemaan pienempiä molekyylejä, näytteen valmistus analyysiin on yksinkertaisempaa ja näytteen epäpuhtaudet vaikuttavat menetelmän antamien tulosten tarkkuuteen heikentävästi vielä vähemmän kuin MALDI:ssa. Menetelmää käytetään yleensä 100–3 000 u molekyylien tutkimiseen. DIOS on täydentävä tekniikka MALDI:lle, eikä sen korvaaja. AP-MALDI:ssa näytelevy on ilmakehän paineessa, jolloin näytelevyn vaihtaminen on nopeaa, sillä sitä ei tarvitse asettaa vakuumiin esimerkiksi luukkujen kautta. William Bragg
Braggit rakensivat yhdessä varhaisen röntgenspektrografin, jossa platina antikatodin röntgensäteily kulkee tutkittavan kiteen läpi ja taittuu ionisaatiokammioon. Jos taittunut säde ei kohtaa Braggin lain vaatimuksia, kidettä voidaan pyörittää kunnes laki toteutuu. Tällä laitteella Braggit havaitsivat, että heijastunut säteily saa kolme maksimia, kun kidettä pyöritetään. Näin he pystyivät selvittämään, että Lauen tutkima NaCl-kide on täydellinen kuutio. Braggit havaitsivat myös, että muutkin kiteet tuottivat kolme maksimia. Tämä varhainen ionisaatiospektrometri on pohjana nykyaikaisille röntgendiffraktiometreille, joita käytetään kristallografiseen tutkimukseen. Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Kiinteiden aineiden mittauksessa käytetään usein MAS NMR-spektroskopiaa (eng. magic angle spinning), jossa näyte asetetaan mittauksen ajaksi maagiseen kulmaan 54.74° (≈ arc cos √2) pyörimään jopa 70 kHz taajuudella. Kiinteissä ydinten ja elektronien vuorovaikutukset ovat paljon vahvempia ja moninaisempia kuin nesteissä ja MAS käyttäminen vähentää niitä. Vuorovaikutukset mm. leventävät spektripiikkejä. Ramansironta
Heti ramansironnan löydyttyä kemistit ja fyysikot huomasivat, että sen avulla voitiin selvittää aineiden rakenteita. Ramansironnan avulla tutkittiin yli 2 500:aa yhdistettä ensimmäisenä vuosikymmenenä Ramanin ilmiön löytymisen jälkeen. Vuosina 1945–1960 analyyttisessä kemiassa käytettiin ramanspektroskopian sijasta enimmäkseen infrapunaspektroskopiaa, koska infrapunamittauksiin tarvittiin vain pieniä määriä näytettä ja mittausaika oli lyhyt. Lisäksi saatavilla oli kaupallisia infrapunaspektrometreja. 1960-luvulla ramanspektroskopia alkoi tehdä voimakkaasti uutta tulemista lasereiden kehityksen myötä.Viitteet: Henry Maudslay
Maudslay rakensi ensimmäisen mikrometriruuvin, jolla pystyi mittaamaan kymmenestuhannesosatuuman (0.0001 in ≈ 3 µm) tarkkuudella. Hän kutsui sitä nimellä "Lord Chancellor" (lordikansleri), koska sitä käytettiin ratkaisemaan valmistustarkkuutta koskevia kysymyksiä. Langattoman tiedonsiirron historia
Heinrich Hertz (1857–1894) oli ensimmäinen, joka havainnollisti sähkömagneettisen säteilyn, rakentamalla laitteen, joka tuotti radioaaltoja. Värähtelyn mittayksikkö Hz on nimetty Hertzin mukaan. Venäläinen tutkija Aleksandr Popov (1859–1905) jatkoi Hertzin työtä ja on nykyisen tiedon mukaan ensimmäinen, joka muodosti radioyhteyden kahden pisteen välillä. Kunniaa tästä on kuitenkin annettu italialaiselle Guglielmo Marconille. André-Marie Ampère
Ampère ehdotti ensimmäisenä, että elektronien pyöriminen atomiydinten ympärillä vastaa sähköistä virtaa. Tämä on tärkeässä osassa Faradayn ilmiössä. Ampère rakensi ensimmäisen galvanometrin, joka mittaa sähkövirran suuruutta, perustuen sähkövirran aiheuttamaan magneettisen neulan poikkeumaan. Röntgentutkimus
Keksijä Thomas Edison kiinnostui myös röntgensäteilystä luettuaan Yhdysvalloissa Wilhelm Röntgenin artikkelin. Thomas Edison keksi, että scheeliitti fluerisoi röntgensäteilyä paljon kirkkaammin kuin Röntgenin käyttämä platinasyanidi Pt(CN). Havaintonsa pohjalta Edison rakensi maailman ensimmäisen kaupallisen läpivalaisulaitteen, joka kuitenkin altisti katselijan silmät suoralle säteilylle. Edison menetti melkein näkönsä työskennellessään ahkerasti läpivalaisun kanssa. Lisäksi hänen apulaisensa Clarence Dally sairastui säteilysairauteen ja myöhemmin syöpään oltuaan paljon koekaniinina Edisonin läpivalaisuprojektissa. Kauhistunut Edison lopetti työnsä röntgensäteilyn kanssa näiden henkilökohtaisten menetyksien takia. Anders Ångström (meteorologi)
Anders Knutsson Ångströmin isä, Knut Ångström, oli Uppsalassa vaikuttanut fyysikko, joka kehitti Ångströmin kompesaatiopyrheliometrin, jolla mitataan auringon säteilyä. Myös isoisä, Anders Jonas Ångström, oli Uppsalan fyysikoita, ja yksi spektroskopian perustajista. Säteisnopeusmenetelmä
Alun perin säteisnopeusmenetelmää käytettiin tähtien tutkimiseen. 1950-luvulla Otto Struve kuitenkin ehdotti, että sen avulla voitaisiin havaita myös tähtiä kiertäviä planeettoja. Vuonna 1993 käyttöönotettu ELODIE oli ensimmäinen spektrometri, joka kykeni havaitsemaan planeetojen säteisliikkeen. Ensimmäinen tällä menetelmällä löydetty eksoplaneetta oli vuonna 1995 löytynyt 51 Pegasi b. Massaspektrometria
Kaikki massaspektrometrit toimivat ainakin osin tyhjiötä lähellä olevassa hyvin matalassa paineessa eli vakuumissa. Tämä mahdollistaa ionien liikkeen laitteistossa, sillä muuten ionit törmäisivät ilman molekyyleihin ja atomeihin menettäen varauksensa, jolloin niitä ei voida havaita. Fragmentoinniksi kutsuttua tahallista molekyylien hajotusta esimerkiksi jalokaasujen avulla saatetaan kuitenkin joissain tilanteissa käyttää. Lisäksi tietynlaisissa API-ionisaattoreita () käyttävissä massaspektrometreissä ionisaatio tapahtuu ilmakehän paineessa, mutta muut vaiheet etenevät vakuumissa. Näistä kerrotaan alla kohdissa APCI ja APPI. Hans Geiger
Johannes (Hans) Wilhelm (Gengar) Geiger oli saksalainen fyysikko. Hän kehitti 1900-luvun alussa Ernest Rutherfordin ja Walther Müllerin kanssa geigermittarin sekä Geigerin–Marsdenin kokeessa havaitsi, että atomin massa on keskittynyt sen ytimeen. Geiger syntyi Neustadt-an-der-Haartissa, Saksassa. Pariisin observatorio
Meudonin suurrefraktori oli linssikaukoputki, jonka objektiivin halkaisija on 83 senttimetriä. Se valmistui vuonna 1891, ja siihen liittyi valokuvaukseen tarkoitettu sivukaukoputki, jonka halkaisija oli 62 senttimetriä. Se oli tuolloin yksi Euroopan suurimmista käytössä olleista kaukoputkista. Sillä E. M. Antoniadi teki 20. syyskuuta 1909 Marsista havaintoja, jotka osaltaan vaikuttivat siihen, että käsitys Marsin kanavista osoittautui virheelliseksi. Meteor (satelliitti)
Meteor 1-10 -satelliitista, joulukuun 29. päivänä vuonna 1971, tuli ensimmäinen neuvostoliittolainen sääsatelliitti, joka alkoi hyödyntää automaattista signaalinvälitystä Maahan eli ns. APT-lähetettä (Automatic Picture Transmission). Kyse oli analogisesta taajuusmoduloidusta signaalista, joka oli helppo vastaanottaa maa-asemilla 137 MHz:n alueella ja muuntaa kuvaksi. Massaspektrometria
R = m / Δm = m / (m – m) Alpha Magnetic Spectrometer
MIT:n hiukkasfyysikko Samuel Ting ehdotti AMS-mittalaitetta vuonna 1995 pian Superconducting Super Colliderin (SSC) perumisen jälkeen. Ehdotus hyväksyttiin ja Tingistä tuli projektin ohjaaja. Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Nykyisten NMR-spektrometrien toimintaperiaate on seuraavanlainen. Molekyyleissä olevat tiettyjen isotooppien atomiytimet alkavat resonoida tai pikemminkin pyöriä (prekessoida) magneettikentässä niille ominaisilla Larmorin taajuuksilla, joka riippuu ydinten spineistä ja kemiallisesta ympäristöstä eli muiden läheisten ydinten ja niiden elektronien ominaisuuksista. Spektrometrin jatkuva magneettikenttä saa ydinten magneettikenttien suuntaa kuvaavat magneettiset momentit asettumaan keskimäärin paikalleen jatkuvan kentän myötäisesti. Mittauksessa nettomagneettimomentit ajetaan pyörintäliikkeeseen, joka ilmenee niiden Larmorin taajuuksilla. Muutos aiheutetaan lyhytkestoisin magneettikentin, joiden muuttuvilla taajuusalueilla on ydinten Larmorin taajuudet. Muuntuvien kenttien lakatessa, kestävät ydinten nettomagneettimomenttien pyörinnät hetken palaten lopulta jatkuvan kentän myötäisiksi. Pyörinnän aikana nettomagneettimomentit mitataan. Saadaan päällekkäisiä taajuuksia sisältävä signaali. Mittaus toistetaan kunnes signaali on kyllin vahva, josta ydinten taajuudet erotetaan Fourierin muunnoksella. Saadaan kuvaaja (NMR-spektri) ydinten ympäristöä kuvastavista Larmorin taajuuksista (ilmaistaan spektrissä ppm-arvoina) ja suhteellisiksi intensiteeteiksi muunnetuista amplitudeista, jotka tilanteesta riippuen kuvastavat ydinten lukumääriä. Spektristä voidaan ehkä päätellä jotakin molekyylin rakenteesta. Hermann Joseph Muller
Vuonna 1926 Muller saavutti tutkimuksissaan läpimurron. Säteilyttämällä vaihtelevilla röntgensäteilyannoksilla banaanikärpäskantaa, jolla ei esiinny tekijäinvaihduntaa, Muller havaitsi selvän yhteyden säteilyannoksen ja kuolettavien letaalimutaatioiden määrän välillä. Kun Muller julkaisi havaintonsa Berliinin viidennessä kansainvälisessä perinnöllisyystieteen konferenssissa artikkelissaan "The Problem of Genetic Modification", havainto herätti suurta julkista huomiota ja artikkeli nosti Mullerin myös suuren yleisön tietoisuuteen. Muiden tutkijoiden toistaessa kokeita muilla malliorganismeilla, kuten maissilla, Muller siirtyi tutkimaan säteilyn vaikutuksia ihmiseen. Seuraavina vuosina Muller keskittyikin julkituomaan röntgensäteilyn mahdollisia haittavaikutuksia ihmisillä. Luettelo Half-Life-pelisarjan henkilöistä
Rosenberg työskenteli Black Mesan vaativimmissa tutkimuksissa, ja suunnitteli mm. resonanssikaskadin aiheuttaneen vastakappalespektrometrin (josta tämä myös tunsi syyllisyyttä onnettomuuden tapahduttua). Hän myös vastasi ensimmäisten tiedemiehien joukossa teleportaatiokokeiluista. Rosenberg mahdollisesti vaikutti Black Mesan johtoportaissa ja todennäköisesti oli toiminut laitoksessa kymmeniä vuosia. Chandrasekharin raja
Chandrasekharin raja (tai Chandrasekharin massa) on valkoisen kääpiön suurin mahdollinen massa. Se on noin 2,8 × 10 kg eli noin 1,4 Auringon massaa. Tarkka lukuarvo riippuu tähden koostumuksesta . Tämän rajan löysi ja laski ensimmäisenä Nobel-palkittu intialainen fyysikko Subrahmanyan Chandrasekhar vuonna 1930. Labsystems
Monikanavapipeteistä poiki Labsystemsille toinen päätoimiala, mikrokuoppalevyjen instrumentit. Pienet nestemäiset näytemäärät käsitellään monikanavapipeteillä ja viedään analysaattoriin mikrokuoppalevyillä. 1970-luvun lopulla Labsystems esitteli markkinoiden ensimmäisen mikrokuoppalevyjä käyttävän fotometrin nimeltä "Multiskan", joka loi alan uudet kansainväliset standardit ja vei Labsystemsin alan markkinajohtajaksi. Myös mikrokuoppalevytekniikkaan soveltuvissa fluorometreissä Labsystems oli ensimmäinen markkinoilla ja pääsi markkinajohtajaksi. Labsystems kehitti myös vastaavanlaisia luminometrejä. Chamberlin
Chamberlin on sähkömekaaninen kosketinsoitin, joka on Mellotronin edeltäjä. Sen suunnitteli ja patentoi wisconsinilainen keksijä Harry Chamberlin vuosina 1948–1956, jolloin myös ensimmäinen malli ilmestyi. Vaikka suurin osa Champerlin-malleista on kosketinsoitinpohjaisia, niin niistä on valmistettu useita erilaisia malleja, mukaan lukien rumpukoneita kuten esimerkiksi ensimmäinen, vuonna 1948 ilmestynyt malli "Champerlin 100 Rhythmate."Ensimmäinen kosketinsoitinpohjainen malli oli "Champerlin 200", joka ilmestyi vuonna 1951 ja jota valmistettiin vuoteen 1959 mennessä noin 100 kappaletta. Vuonna 1962 ilmestynyt malli 600/660 Music Master on hyvin samanlainen kuin seuraavana vuonna ilmestynyt "Mellotron MK I." Spektrofotometri
Spektrofotometrin pääkomponentit ovat säteilylähde, näytetila, monokromaattori ja ilmaisin. Spektrofotometrin säteilylähde lähettää sähkömagneettista säteilyä tietyllä aallonpituusalueella. Säteily osuu monokromaattoriin, josta vain kapea aallonpituuskaista heijastuu itse näytteeseen. Osa tästä säteilystä menee näytteen lävitse ja osa absorboituu. Absorptiota tapahtuu sitä enemmän mitä vahvempi liuos on ja se riippuu myös näytteen kemiallisesta koostumuksesta. Monokromaattoria säätämällä voidaan valita eri aallonpituuksia ja tutkia näytteen absorptio koko säteilylähteen aallonpituusalueella mittaamalla säteilyn intensiteetti näytteen toisella puolella olevalla ilmaisimella. Absorption määrästä tietyillä aallonpituuksilla voidaan päätellä tutkitun aineen kemiallinen koostumus. Massaspektrometria
Laitteessa on tynnyrimäinen ontto elektrodi, jonka sisällä on kiinteä elektrodi, joka sieppaa ionit kiertävään liikkeeseen itsensä ympärille. Ionien kiertävä liike aiheuttaa sähkövirran muutoksia ulkoiselle elektrodille. Muutoksien yhdistyneet taajuudet muutetaan Fourierin muunnoksen avulla "m/z"-arvoiksi massapektriin. Banaanikärpästutkimuksen historia
Banaanikärpäsellä tehdyn varhaisen mutaatiotutkimuksen uranuurtaja 1920-luvulla puolestaan oli Hermann J. Muller, joka indusoi mutaatioita röntgensäteilyn avulla. Mullerin ansiota on myös pääosin banaanikärpästutkimuksessa tänäkin päivänä käytössä olevan termistön kehittäminen. Jo vuonna 1918 Muller oli myös kehittänyt nk. "balancer"-kromosomit, joissa olevat inversiot mahdollistivat synnytettyjen letaalimutaatioiden pidon heterotsygoottisina. Vuonna 1926 Muller havaitsi selvän yhteyden säteilyannoksen ja kuolettavien letaalimutaatioiden määrän välillä säteilyttäessään vaihtelevilla röntgensäteilyannoksilla banaanikärpäskantaa jolla ei tapahtunut crossing-overia. Kun Muller julkaisi havaintonsa Berliinin viidennessä kansainvälisessä perinnöllisyystieteen konferenssissa, artikkelissaan "The Problem of Genetic Modification", aiheutti havainto suuren mediakohun. Artikkeli nosti myös Mullerin suuren yleisön tietoisuuteen. Muiden tutkijoiden toistaessa kokeita muilla malliorganismeilla, kuten maissilla, siirtyi Muller tutkimaan säteilyn vaikutuksia ihmiseen. Seuraavina vuosina Muller keskittyikin julkituomaan röntgensäteilyn mahdollisia haittavaikutuksia ihmisillä. Keksinnöstään Muller sai lääketieteen Nobelin 1946. Kanavasäteet
Kanavasäteet, positiiviset säteet eli anodisäteet ovat tietyn tyyppisissä
kaasupurkausputkissa syntyviä positiivisten ionien suihkuja. Ne havaitsi ensimmäisenä
saksalainen fyysikko Eugen Goldstein Crookesin putkella tekemissään
kokeissa vuonna 1886. Kokeet, joita Wilhelm Wien ja J. J. Thomson kanava­säteillä myöhemmin tekivät, johtivat
massaspektrometrian kehittymiseen. Joseph von Fraunhofer
Vuonna 1821 Fraunhofer kehitti myös entistä paremman optisen hilan. Hilan periaatteen oli keksinyt tähtitieteilijä James Gregory, ja ensimmäisen keinotekoisen optisen hilan oli valmistanut yhdysvaltalainen tähtitieteilijä David Dittenhouse vuonna 1785. Hilan avulla Fraunhofer löysi vuonna 1824 viisi tummaa viivaa myös tähtien valon spektristä. Hän havaitsi, että eri tähtien valossa olevat spektriviivat poikkesivat voimakkuudeltaan sekä toisistaan että Auringon spektristä, ja täten hän pani alulle tähtitieteellisen spektroskopian. Nan Rendong
Sen jälkeen kun LT työryhmää ("Large Telescope", joka vaihdettiin vuonna 1999 nimelle Square Kilometre Array, SKA) ehdotettiin Kiotossa URSI:n yleiskokouksessa vuonna 1993. Perusti Nan vuonna 1994 kollegoidensa Bo Pengin, Yuhai Qiun ja Shengyin Wun, kanssa BAO:n tutkimusryhmän tutkimaan KARST:ia joka olisi ollut kiinalainen SKA konsepti. KARST:ssa oli tarkoitus olla suurien radioteleskooppien joukko joka olisi toiminut yhdessä kuin yksi teleskooppi. KARST:n suunnittelu käynnistyi vuosina 1997–1998, ja se oli FAST teleskoopin ("Five hundred meter Aperture Spherical Telescope") edeltäjä. Nan oli keskeisessä roolissa kiinalaisten tahojen saamisessa mukaan KARST hankkeeseen, sekä myöhemmin FAST-projektin tutkimuksessa ja tuotekehityksessä. 13 vuoden tutkimusten ja ennakkotöiden jälkeen ja kun mukaan oli saatu noin 20 tahoa muun muassa Kiinan tiedeakatemia, Xidian yliopisto, Tsinghua-yliopisto, jne., hyväksyi Kansallinen kehitys- ja uudistuskomitea ("National Development and Reform Committee") FAST teleskooppi suunnitelman 10. heinäkuuta 2007. Massaspektrometria
1970-luvulla kehitetyissä ja nykyisin käytetyissä Fourierin muunnosta käyttävissä ICR:issä eli FTICR:issä lieriön seinämien vastakkaisilla puolilla on ionien rataa suurentavien kiihdytinlevyjen lisäksi toiset metalliset havaitsinlevyt. Nämä havaitsevat ionien aiheuttaman sähkökentän muutoksen ionien kiertäessä läheltä havaitsinlevyjä. Ioneita ei siis törmäytetä levyihin, vaan niiden "m/z" mitataan tuhoamatta niitä. Friedrich Hasenöhrl
Friedrich Hasenöhrl (30. marraskuuta 1874 – 7. lokakuuta 1915) oli itävaltalainen fyysikko. Hänet tunnetaan erityisesti energian ja massan yhdistävästä E=mc² kaavasta, jonka hän johti ensimmäisenä. Hasenhörl teki kuitenkin laskuvirheen ja sai tulokseksi "m=(4/3)E/c²". Gustav Kirchhoff
Yhtenä suurimmista fysikaalisista saavutuksistaan Kirchhoff todisti vuonna 1859 epäsuorasti väitteen, että mustan kappaleen emittoiman säteilyn energiatiheys eli intensiteetti differentiaalista aallonpituusväliä
kohti on vain aallonpituuden λ ja absoluuttisen lämpötilan T funktio
Funktion muotoa hän ei kuitenkaan selvittänyt. Myöhemmin sen selvittämiseen ottivat menestyksekkäästi osaa muun muassa Jožef Stefan ja Ludwig Boltzmann. Kirchhoff ja Robert Bunsen työskentelivät yhdessä Heidelbergin yliopistossa ja kehittivät spektroskopiaa, jossa kappaleen lähettämä säteily hajotetaan eri aallonpituus- tai taajuuskomponentteihinsa prismalla, ja säteilyn voimakkuudesta eri aallonpituusalueilla päätellään sen kemiallista koostumusta. Dobsonin spektrofotometri
Dobsonin spektrofotometri on laite, jolla voidaan mitata otsonin määrää ilmakehässä. Laitteen kehitti Gordon Dobson 1920-luvulla, ja se on ensimmäinen otsonin mittaamiseen käytetty väline. Dobsonin spektrofotometri mittaa otsonin määrän mittauspisteen yläpuolisessa ilmakehässä vertaamalla auringonsäteilyn intensiteettiä kahdella eri aallonpituudella, joista toista otsoni absorboi voimakkaasti, toista heikosti. Sillä voidaan mitata myös otsonin pystyprofiili eli pystysuuntainen jakautuminen ilmakehässä. Sony
Vuonna 1949 yhtiö kehitti magneettisen nauhan ja myi vuonna 1950 ensimmäisen nauhurin Japanissa. Vuonna 1957 yhtiö kehitti taskukokoisen radion, ja samalla yhtiön nimi muutettiin Sonyksi. Vuonna 1960 se kehitti ensimmäisen transistoritelevision maailmassa. Vuonna 1961 Sony oli ensimmäinen japanilainen yhtiö, joka noteerattiin New Yorkin pörssissä. Vuonna 1988 Sony laajensi elokuvamarkkinoille ostamalla CBS:n Columbia Recordsin, josta tuli ”Sony Music Entertainment”. Vuonna 1994 pitkäaikainen johtaja Morita ilmoitti vetäytyvänsä eläkkeelle. Maantiede
Löytöretkien aikakaudella paikanmääritykset ja karttaprojektiot paranivat huomattavasti. Tanskalainen Tyko Brahe paransi mittalaitteistoja ja hänen oppilaansa Johannes Kepler tarkensi paikanmäärityksiä edelleen. Kepler myös selvitti Maan radan oikean muodon vuonna 1609. Kolmiomittaus keksittiin 1600-luvulla. Se oli merkittävä edistysaskel karttojen teossa. Karttaprojektioita loi muun muassa Gerhard Mercator (1512–1594), jonka vuoden 1569 maailmankartta auttoi merenkulkijoita loksodrominsa vuoksi. Suomenniemen ja sitä ympäröivät merialueet esitti ensimmäisen kerran oikeamuotoisina ruotsalainen kartantekijä Andreas Bureus vuonna 1626. Wilhelm Wien
Wien tutki Eugen Goldsteinin löytämiä anodisäteitä. Hän osoitti niiden muistuttavan katodisäteitä mutta olevan positiivisesti varautuneita ja koostuvan elektronia painavammista hiukkasista. Nykyisin näitä hiukkasia kutsutaan protoneiksi. Wienin tutkimuksissaan käyttämä menetelmä johti 20 vuotta myöhemmin massaspektroskopian keksimiseen. Johannes Rydberg
Rydberg tunnetaan parhaiten spektroskopian alaan kuuluvista tutkimuksistaan. Hän selvitti spektriviivojen suhteita, ja myöhemmät teoriat atomien rakenteesta perustuvat hänen työhönsä. Niin kutsuttu Rydbergin kaava vuodelta 1888 ennusti oikein vedyn spektriviivojen aallonpituudet. Koska vetyatomin rakennetta ei tunnettu, ei osattu selittää, miksi kaava toimi, ennen kuin Niels Bohr esitti atomimallinsa vuonna 1913. Lentikulaarinen kuva
1900-luvun taitteessa ranskalainen fyysikko Gabriel Lippmann kehitti stereo- ja värivalokuvausta perustuen pieniin pyöreisiin linssielementteihin ja hilan tavoin aikaansaatuun valon diffraktioon. Tämän Nobel-palkitun keksinnön pohjalta Herbert E. Ives ja muut tutkijat kehittivät 1920-luvun lopulla puolisylinterin muotoisista harjanteista muodostuvan lentikulaarilevyn, jota alettiin vähitellen soveltaa painokuvien ohella myös televisio- ja valokuvaustekniikassa. Myoniradiografia
Myoni-ilmaisimia oli jo 1940-luvulla, mutta ilmeisesti ensimmäisen kerran 1960-luvun lopulla yhdysvaltalaisen fyysikon Luis Alvarezin aloitteesta egyptiläis-yhdysvaltalainen tutkijaryhmä käytti myoniradiografiaa Gizan Khefrenin pyramidin tutkimiseen. Ilmaisinlaitteisto sijoitettiin pyramidin alla olevaan kammioon. Kaksi vuotta kestäneistä mittauksista ilmeni, ettei Khefrenin pyramidissa ollut yhden, jo löydetyn lisäksi enempää isompia kammioita. Mittausjärjestelyissä oli pyritty eliminoimaan heikoiksi käyneet, poikkeamiensa takia mittausta häiritsevät myonit suojaamalla ilmaisin paksuhkolla metallilla. Gabriel Lippmann
Ennen värivalokuvausmenetelmänsä kehittämistä hän tutki sähköisten ilmiöiden ja kapillaari-ilmiön yhteyksiä, mikä johti erittäin herkän kapillaarielektrometrin kehittämiseen. Tämä työ mahdollisti erittäin pienien jännitteiden mittaamisen ja oli perustana ensimmäisten sydänsähkökäyrää mittaavien elektrokardiografien kehittämisessä. 1800-luvun lopussa hänen työnsä sisälsivät myös heilureiden tutkimista, minkä avulla hän onnistui kehittämään menetelmän, jolla saadaan poistettua systemaattinen virhe mitattaessa aikaa. Nollameridiaani
Tekokuut tekivät mahdolliseksi ottaa lähtö­kohdaksi Maan massakeskipiste sen pinnan sijasta, sillä kaikki teko­kuut kiertävät Maan massa­keski­pistettä riippumatta pinnan epä­säännölli­syyk­sistä. Ensimmäisessä satelliittipaikannusjärjestelmässä Transitissa 1960-luvulla valittiin nolla­meridiaaniksi maa­keskinen ellipsoidi NAD27. Se kehitettiin laboratoriossa, joka sijaitsi Washington D.C.:n ja Baltimoren puoli­välissä. Koska laboratorion sijainnin pituus­piiriksi haluttiin kokonaisluku mutta pituus­piirit haluttiin muutoin numeroida totuttuun tapaan, tuli järjestelmän nolla­meridiaani kulkemaan 5,3″ Airyn meridiaani­ympyrää idempänä. Greenwichin leveys­pirillä tämä vastaa noin 102,5 metrin eroa. Tämän hyväksyi virallisesti Bureau International de l'Heure (BIH) vuonna 1984 ottaessaan käyttöön BTS84:n (BIH Terrestral System), josta myöhemmin tuli WGS84 (World Geodetic System), sekä useissa kansain­välisissä maan­päällisissä vertailu­järjestelmissä (ITRF). William Bragg
Max von Lauen vuonna 1912 tekemä havainto röntgensäteen diffraktoitumisesta yksittäisessä NaCl-kiteessä sai Braggin ja hänen poikansa William Lawrencen kiinnostuksen. Bragg havaitsi, että jos Lauen diffraktiokuvien kide on kuutio, jonka jokaisessa kulmassa on atomi, silloin koordinaatiston origon ja jokaisen Lauen pisteen välille voidaan piirtää suora viiva, joka kulkee atomin läpi. William Lawrence Bragg selitti tämän yksinkertaisemmin Braggin lain avulla, joka selittää Lauen pisteiden olevan eri tasoissa olevien atomien taittamia säteitä. Bragg käytti poikansa kaavaa laskeakseen atomitasojen välisen etäisyyden, kun röntgensäteen aallonpituus tiedetään. He julkaisivat ensimmäisen yhteisen artikkelin vuonna 1913. Bragg rakensi varhaisen röntgenspektrometrin tutkimusta varten. Spektrometri toimi ionisoivana kammiona, joka havaitsi ja mittasi säteet. Braggien tutkimukset osoittivat, että heijastuneiden säteiden määrää ei voinut selittää vain yhdellä tasolla. Se, vaikuttaako taso vahvistavasti vai heikentävästi heijastuneisiin säteisiin, on riippuvainen tasojen etäisyydestä toisistaan. Kaukoputki
Peiliteleskooppeja kehittivät 1600-luvun alussa englantilainen maanmittari Leonard Digges ja italialainen jesuiitta Niccolo Zucchi 1616. James Gregory rakensi "gregoriaanisen peilikaukoputken" 1660-luvulla. Isaac Newton rakensi 1666 ensimmäisen peilikaukoputkensa. Cassegrain loi 1670-luvulla oman peiliteleskooppinsa. Voimakkaita teleskooppeja rakensi ensi kertaa Christiaan Huygens 1600-luvun puolivälissä, ja Giovanni Cassini 1670-luvulla sekä James Bradley 1700-luvun alussa. John Michell
John Michell (25. joulukuuta 1724 – 29. huhtikuuta 1793) oli englantilainen pappi ja luonnonfilosofi joka antoi pioneerisia oivalluksia monissa tieteen aloissa, mukaan lukien tähtitieteessä, geologiassa, optiikkassa ja painovoimassa. Harkittu "yksi parhaimmista unohdetuista tieteilijöistä", hän oli ensimmäinen joka ehdotti mustien aukkojen olemassaoloa, ensimmäinen joka ehdotti että maanjäristykset matkustavat aalloissa, ensimmäinen joka selitti miten voi valmistaa keinotekoisia magneetteja, ja ensimmäinen joka sovelsi tilastoja maailmankaikkeuden tutkimiseen, ja tajusi että kaksoistähdet ovat keskeisen painovoiman tulos. Hän myöskin keksi laitteen jolla voi mitata Maan massan. Häntä on kutsuttu seismologian ja magnetometrian isäksi. Rorschachin musteläiskätesti
Testin kehitti 1900-luvun alkupuolella sveitsiläinen psykiatri Hermann Rorschach (1884–1922) erääseen suosittuun musteläiskäpeliin perustuen: paperiarkin keskelle tiputettiin mustetta ja se taitettiin kahtia, jolloin siihen syntyi symmetrinen kuvio. Rorschach ei alussa kehittänyt menetelmäänsä projektiiviseksi testiksi, vaan hänen tavoitteenaan oli löytää menetelmä skitsofrenian diagnosointiin. Menetelmäänsä kehittäessään hän kuitenkin havaitsi, että terveidenkin koehenkilöiden samasta kuvataulusta antamissa vastauksissa oli suurta vaihtelua henkilöiden välillä. Tästä seurasi luonnollisesti kysymys, kertooko tällainen vastausten vaihtelu jotakin vastaajan psyykkisistä ominaisuuksista. Testiin on vuosikymmenien aikana sittemmin kehitetty useita erilaisia tulkintajärjestelmiä. Varhaisemmissa järjestelmissä keskeisenä tulkinnan perusteena oli ajatus tauluissa olevien kuvien symbolisesta ärsykearvosta. Nykyään käytetyin tulkintajärjestelmä on kuitenkin 1970-luvulla kehitetty Exner Comprehensive System (ECS tai CS), joka on enemmänkin havaintokognitiivinen kuin projektiivinen tulkintamenetelmä. Tämä tulkintajärjestelmä perustuu vastausten pisteytykseen testattavan musteläiskistä tekemien havaintojen ominaisuuksien perusteella. Exnerin järjestelmä sisältää peräti yli 180 näistä pisteytyksistä muodostettavaa eri ominaisuutta ja piirrettä kuvaavaa asteikkoa. Francis Graham-Smith
Vuonna 1946 Graham-Smith liittyi Martin Rylen johtamaan radioastronomian tutkimus­ryhmään. Hän teki
Michelsonin interferometrillä havaintoja Cygnus A:sta 80 megahertsin taajuudella. Vuonna 1950 hän myös rakensi Cambridgeen pitkän Michelsonin interferometrin, joka toimi 3,7 metrin aallon­pituudella. Hän määritti interferometrillä myös elektronien tiheyden ionosfäärissä. Lääketieteellinen röntgenkuvaus
Lääketieteellinen röntgenkuvaus kehittyi myös Ranskassa, immunologi Antoine Béclèren kiinnostuttua röntgensäteistä. Hän kehitti keuhkojen kuvausta varten röntgenkuvauslaitteen, johon potilas sidottiin kiinni ja jossa tätä liikuteltiin eri asentoihin, jotta keuhkot kuvautuisivat kokonaan. Kuvauksia varten hän kehitti sädesuojiksi lyijyessuja ja lyijytettyjä kumihanskoja. Vuonna 1906 Béclère suoritti ensimmäisen varjoainekuvauksen vatsan alueelle. Hän syötti potilaalle vismuttia ja onnistui kuvaamaan potilaan umpilisäkkeen. Nikolai Basov
Ennen väitöstyönsä julkaisemista hän oli Prohorovin kanssa julkaissut artikkelin jatkuvan koherentin mikroaaltosäteilyn valmistamisesta molekyylitasolla. Charles Townes oli oppilaidensa kanssa onnistunut valmistamaan vuonna 1953 toimivan maserin, mutta se ei kyennyt lähettämään jatkuvaa säteilyä. Prohorovin ja Basovin ajatus perustui Albert Einsteinin vuonna 1917 esittämään ajatukseen stimuloidusta emissiosta. Yrjö Paatero
Paatero tunnetaan erityisesti ortopantomografin kehittäjänä. Ortopantomografi on laite, jolla otetaan panoraamaröntgenkuva ihmisen leuoista ja hampaista. Paatero kehitti laitteen osittain Suomessa ja osittain Yhdysvalloissa vuosina 1949–1961. Laitteen ensimmäinen versio, parablografi, valmistui 1949, minkä jälkeen Paatero jatkoi tuotekehitystä Seattlen yliopistossa. Laitteen valmistusta varten perustettiin 1964 Palomex Oy, joka oli pitkään Instrumentariumin omistama ja toimii nykyisin Tuusulassa nimellä PaloDEx Group. Vannevar Bush
Vuonna 1912 Bush sai ensimmäisen patenttinsa, kun vuoden viimeisenä päivänä hänen maanmittauslaitteelleen annettiin patenttinumero 1048649. Laite oli rakennettu jo pari vuotta aiemmin. Se muodostui kahdesta polkupyöränrenkaasta, joita yhdisti puinen laatikko. Laatikon sisässä oli mekaaninen laitteisto, joka piirsi yksinkertaisen kartan. Bush yritti myydä laitteensa lisenssiä useille yrityksille, mutta yksikään ei ostanut sitä. Panavision
Samoihin aikoihin Panavisionissa suunniteltiin yhteistä kamerahanketta elokuvakameravalmistaja Mitchell Camera Companyn kanssa. Panavision halusi suunnitella hiljaisen peilisulkimella varustetun kameran ja antaa Mitchellin sarjavalmistaa sitä. Mitchell ei kuitenkaan ollut kiinnostunut Panavisionin ehdotuksesta, joten hanke jouduttiin hylkäämään. Vuonna 1962 Panavision pääsi kuitenkin osittain toteuttamaan suunnitelmansa elokuvajätti MGM:n myytyä kameransa (jotka ironisesti olivat suurimmaksi osaksi Mitchellin kameroita) Panavisionille. Panavisionin saamat kamerat olivat tosin liian vanhanaikaisia, ja yhtiö alkoi kehittää niitä moderneimmiksi. Ensimmäinen Panavision-nimellä markkinoitu kamera oli vuonna 1967 julkaistu Panavision Silent Reflex (PSR), joka oli ensimmäinen hiljainen peilisulkimella varustettu 35-millimetrinen kamera. PSR oli kuitenkin niin painava (noin 64 kilogrammaa) että se soveltui lähinnä studiokuvaamiseen. Fysiikka
Skotlantilainen James Clerk Maxwell esitteli 1800-luvulla yhtälönsä, joissa hän kuvaa sähkö- ja magneettikenttiä sekä niiden vuorovaikutusta. Ne johtivat myös päätelmään, että valokin on sähkömagneettista aaltoliikettä. 1800-luvun lopulla saksalainen Wilhelm Röntgen löysi röntgensäteilyn ja sai havainnostaan ensimmäisen Nobelin fysiikanpalkinnon. Pinta-aaltomagnitudi
Ensimmäisen pinta-aaltomagnitudin noin 20 sekunnin pinta-aalloille esitti Beno Gutenberg vuonna 1945. Hänen asteikkonsa perustui Wood-Andersonin kiertymäseismometrin näyttämään maksimiamplitudiin, kun etäisyys maanjäristyksen episentriin on vähintään 20° (2 200 km) ja enintään 130° (14 000 km). Televisiovastaanotin
Skotlantilainen John Logie Baird (1888–1946) kehitti 1926 ensimmäisen laitteen, jolla sähköinen signaali voitiin näyttää kuvana. Laite oli elektromekaaninen hyödyntäen Nibkowin levyä, ja sen juovaluku oli vain aluksi vain 30. Nibkow ehti nähdä Bairdin "Televisor"-järjestelmän demonstraation Berliinissä vuonna 1928. Yhdysvalloissa Nibkowin menetelmää käytti Charles Francis Jenkins (1867–1934), jonka oma laite valmistui Bairdin jälkeen. Jenkins aloitti televisiolähetykset 1928, jolloin lähettävät ja vastaanottavat laitteet perustuivat elektromekaaniseen tekniikkaan. Ääni lähetettiin erikseen radiotekniikalla ja synkronoitiin vastaanottimessa. Kuvan laatu oli niin huono, että tekniikka sai murska-arvostelut ja yritys meni konkursiin vuonna 1932. Englannissa BBC aloitti lähetykset Bairdin tekniikalla 1930 ja käytti tätä tekniikkaa vuoteen 1937 saakka. Subrahmanyan Chandrasekhar
Chandrasekharin merkittävimpiä yksittäisiä saavutuksia lienee tarkka niin sanotun Chandrasekharin massan (tai rajan) laskeminen. Kyseessä on massa, joka tähdellä on oltava, jotta se kuollessaan – sen sijasta että siitä tulee valkoinen kääpiö – luhistuisi neutronitähdeksi. Massa on suunnilleen 1,44 Auringon massaa. Jos tähti kuitenkin on vielä massiivisempi (3,2 Auringon massaa), se luhistuu todennäköisesti mustaksi aukoksi. Chandrasekhar laski edellä mainitun massan laivamatkallaan Intiasta Englantiin varhain 1930-luvulla. Mars
Ensimmäisiä kohtuullisen tarkkoja karttoja piirrettiin vasta 1800-luvun lopulla. Johann Hieronymus Schröter piirsi Marsin kuvan 1700-luvun lopulla ja näki planeetan napalakit ja joitakin pinnan piirteitä. Hänen mielestään planeetan tummat piirteet olivat pilviä. Flaugergues päätteli 1700-luvun lopulla ja 1800-luvun alussa näkevänsä Marsin kiinteän pinnan. 1800-luvulla Fraunhofer alkoi rakentaa aikaisempia huomattavasti tarkempia suurehkoja akromaattisella linssillä varustettuja kaukoputkia. Interferometri
Alun alkaen useimmat interferometrit käyttivät valkoista valoa. Nykyisin käytetään usein monokromaattista valoa, esimerkiksi lasereita. Jopa materian aaltoluonnetta voidaan tutkia. Eräs ensimmäisistä materiainterferometreistä oli elektroni-interferometri, sitä seurasi neutroni-interferometri ja vuoden 1990 tienoilla atomi-interferometri. Tämän jälkeen seurasi molekyyli-interferometria. Ei ole selvää mikä suurin mahdollinen hiukkaskoko interferometriassa voi olla. Paavo Lumme
Paavo Lumpeen aloittaessa kemian laitoksella epäorgaanisen ja analyyttisen kemian osaston laitekanta oli vielä alkeellinen ja tutkijoita oli vähän. Tilanteeseen saatiin ajan myötä parannusta. Professori Lumpeen ansiota oli epäorgaanisen kemian tutkimuksen monipuolistuminen. Laitokselle hankittiin piakkoin kaksi ultraviolettispektrometria (UV/Vis -spektorometri). 1970-luvun alussa käyttöön otettiin ensimmäinen atomiabsorptiospektrometri. Massaspektrometria
Pienempi arvo kertoo paremmasta mittaustarkkuudesta. Mittauksia samasta näytteestä toistetaan lähes aina ja näistä lasketaan spektriin esitetty keskiarvo. Massoiksi ilmoitettuihin arvoihin liitetään yleensä toistettujen mittausten keskihajonta, eli standardipoikkeama (esim. 2000 ± 10 u). Massaspektrometria proteiinianalytiikassa
Kaikissa massaspektrometreissa mitattavat molekyylit on saatava kaasufaasiin, sekä lähes aina myös varattua, eli molekyylin täytyy olla ionimuodossa. Toisin sanoen ennen analyysiä proteiinit tai peptidit eli proteiinien osat, täytyy ionisoida. Ionisointiin kaksi yleisintä tapaa ovat elektronisuihkuionisaatio (engl. electrospray ionisation ESI) ja matriisiavusteinen laserdesorptioionisaatio (matrix-assisted laser desorption/ionisation, MALDI). ESI voi muodostaa myös moninkertaisesti varautuneita ioneja. Proteiinianalytiikkaan eli proteomiikkaan soveltuvat periaatteessa kaikki massaspektrometrityypit, mutta analyysin tehokkuus riippuu siitä kuinka nopeasti laite pystyy tekemään luotettavan tunnistuksen analysoitavana olevasta peptidistä, proteiinin osasta. Kun näytemolekyyli, proteomiikassa peptidi, on saatu kaasufaasiin, sen massa voidaan yrittää analysoida. Massaspektrometrissa on siis oltava vähintään ionisaattori ja analysaattori. Massaspektrometria
Arvo ilmaistaan usein miljoonasosina (ppm), joten: Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
NMR-spektroskopia eli ydinmagneettinen resonanssispektroskopia tai pelkkä NMR on lähinnä kemiassa käytetty ydinmagneettiseen resonanssiin perustuva yleinen tutkimusmenetelmä, jolla voidaan tutkia molekyylien ominaisuuksia ja tunnistaa tuntemattomia molekyylejä. Molekyylejä sisältävän näytteen mittaus suoritetaan NMR-spektrometrillä, jossa näyte altistetaan vahvalle ja jatkuvalle magneettikentälle, joka nykyisin saadaan aikaan suprajohtein. Massaspektrometria
Tandemimassaspektrometria jaetaan tila ja aika tandemi-MS:ään. "Tila tandemi-MS:ässä" ionit erotellaan fyysisesti toisistaan kahteen eri massa-analysaattorin tilaan, joista ne syötetään eteenpäin muille analysaattoreille. Tähän luokkaan kuuluvat muun muassa kvadrupoli-, TOF-sähköstaattiset- ja magneettiset analysaattorit. Näitä voidaan käytännössä liittää 3–4 analysaattorin ketjuiksi. "Aika tandemi-MS:sissä" ionit vangitaan samaan massa-analysaattorin tilaan ja ne erotellaan siinä tietyn ajanjakson aikana ja syötetään eteenpäin muille analysaattoreille. Näihin kuuluvat FTICR-, orbitrap- ja muunlaiset ioniloukkuanalysaattorit. Näitä voidaan käytännössä liittää 7–8 analysaattorin ketjuiksi, sillä ioneita ei välttämättä hävitetä ioniloukuissa, jolloin ketjun viimeisellekin analysaattorille riittää vielä ioneita. Max Planck
Max Karl Ernst Ludwig Planck (kastenimeltään "Marx"; 23. huhtikuuta 1858 – 4. lokakuuta 1947) oli saksalainen fyysikko, jonka mustan kappaleen säteilyn tutkimukset, johtivat energian kvanttiluonteen (fotoni) löytämiseen, minkä vuoksi häntä pidetään kvanttimekaniikan löytäjänä. Tästä syystä hän on saanut aseman yhtenä 1900-luvun tärkeimmistä fyysikoista. Planck toimitti myös arvostettua "Annalen der Physik" -tiedelehteä ja vaikutti saksalaisen tieteen uudelleen rakentamiseen kansallissosialistisen hallinnon jälkeen. Massaspektrometria
Massaspektrometri (MS) eli massaspektrografi on laite, jota käytetään positiivisten tai negatiivisten ionien alkeisvarausten ja molekyylien tai atomien massojen tutkimisessa sekä fysikaalisessa tutkimuksessa, kuten alkuaineiden isotooppijakaumien selvittämisessä. Suppeasti sanottuna massaspektrometrit ovat atomi- ja molekyylivaakoja. Ne eivät kuitenkaan suoraan mittaa atomien tai molekyylien massoja vaan näistä muodostettujen ionien massan ja varauksen suhdelukua toisin kuin termi ”"massa"spektrometri” voi antaa ymmärtää. Massaspektrometria
Menetelmä soveltuu hyvin TOF-analysaattoreihin (MALDI-TOF), sillä MALDI tuottaa ioneita pulsseina Maser
Maser keksittiin ennen laseria, ja ensimmäisiä lasereita sanottiin ”optisiksi masereiksi”. Maser keksittiin Neuvostoliitossa ja USA:ssa 1950-luvun alussa. Massaspektrometria
ESI tai ES (eng. "electrospray ionization") on MALDI:n ohella hyvin yleinen ionisaatiomenetelmä, jossa näyte sumutetaan ioneiksi jatkuvalla syötöllä sähkövirran avulla. Syntyvät ionit ovat monivarauksellisia, toisin kuin pulssimaisessa MALDI:ssa. ESI:n mittaustarkkuuteen vaikuttavat heikentävästi näytteen epäpuhtaudet enemmän kuin MALDI:ssa tai sen muunnelmissa. Ernst Ruska
Ernst August Friedrich Ruska (25. joulukuuta 1906 Heidelberg – 25. toukokuuta 1988 Berliini) oli saksalainen fyysikko ja sähköinsinööri. Hänet tunnetaan erityisesti elektronimikroskoopin keksijänä.