Научный инструмент
Научный инструмент — это устройство или инструмент, используемый в научных целях, включая изучение как природных явлений, так и теоретических исследований. [1]
История
[ редактировать ]Исторически определение научного инструмента менялось в зависимости от его использования, законов и исторического периода времени. [1] [2] [3] До середины девятнадцатого века такие инструменты назывались «натурфилософскими» или «философскими» аппаратами и инструментами, а более старые инструменты от античности до средневековья ( такие как астролябия и маятниковые часы ) не поддаются более современному определению «натурфилософских» или «философских» приборов и инструментов. инструмент, разработанный для исследования природы качественно или количественно». [1] [3] Научные инструменты изготавливались производителями инструментов, живущими недалеко от центров обучения или исследований, таких как университет или исследовательская лаборатория . Производители инструментов проектировали, конструировали и совершенствовали инструменты для определенных целей, но если спрос был достаточным, инструмент запускался в производство как коммерческий продукт. [4] [5]
В описании использования эвдиометра Яном Ингенхаузом для демонстрации фотосинтеза биограф заметил: «История использования и развития этого инструмента помогает показать, что наука — это не просто теоретическое усилие, но в равной степени деятельность, основанная на инструментальном Эвдиометр, как было показано, является одним из элементов этой смеси, которая удерживала вместе целое сообщество исследователей, даже когда они были в разногласиях. о значении и правильном использовании вещи». [6]
Ко времени Второй мировой войны потребность в улучшенном анализе продуктов военного времени, таких как лекарства, топливо и боевые агенты, подняла приборостроение на новую высоту. [7] Сегодня изменения в инструментах, используемых в научной деятельности, особенно в аналитических инструментах, происходят быстро, при этом взаимосвязь с компьютерами и системами управления данными становится все более необходимой. [8] [9]
Объем
[ редактировать ]Научные инструменты сильно различаются по размеру, форме, назначению, сложности и сложности. Они включают относительно простое лабораторное оборудование , такое как весы , линейки , хронометры , термометры и т. д. Другими простыми инструментами, разработанными в конце 20-го или начале 21-го века, являются Foldscope (оптический микроскоп), SCALE (таблица Менделеева KAS), [10] MasSpec Pen (ручка, обнаруживающая рак), глюкометр и т. д. Однако некоторые научные инструменты могут быть довольно большими по размеру и значительной сложности, например, коллайдеры частиц или радиотелескопов антенны . И наоборот, микро- и наномасштабные технологии развиваются до такой степени, что размеры инструментов смещаются в сторону крошечных, включая наноразмерные хирургические инструменты , биологические нанороботы и биоэлектронику . [11] [12]
Цифровая эра
[ редактировать ]Приборы все чаще основаны на интеграции с компьютерами для улучшения и упрощения управления; улучшать и расширять функции, условия и настройки инструментов; и оптимизировать выборку, сбор, разрешение, анализ данных (как во время, так и после обработки), а также хранение и поиск. Усовершенствованные инструменты могут быть подключены к локальной сети (LAN) напрямую или через промежуточное программное обеспечение и могут быть дополнительно интегрированы как часть приложения управления информацией, такого как система управления лабораторной информацией (LIMS). [13] [14] Возможность подключения приборов можно еще больше улучшить с помощью технологий Интернета вещей (IoT), что позволяет, например, лабораториям, разделенным большими расстояниями, подключать свои приборы к сети, которую можно контролировать с рабочей станции или мобильного устройства в другом месте. [15]
Примеры научных инструментов
[ редактировать ]- Акселерометр , физический, ускорение
- Амперметр , электрический, сила тока, ток
- Анемометр , скорость ветра
- Калипер , расстояние
- Калориметр , тепло
- Секвенатор ДНК , молекулярная биология
- Динамометр , крутящий момент / сила
- Электрометр , электрический заряд , разность потенциалов
- Электроскоп , электрический заряд
- Электростатический анализатор , кинетическая энергия заряженных частиц
- Эллипсометр , оптические показатели преломления
- Эвдиометр , объем газа
- Гравиметр , гравитация
- Ареометр
- Инклинометр , уклон
- Интерферометр , оптика, спектры инфракрасного света
- Магнитные пинцеты , биомолекулярные манипуляции
- Магнитограф , магнитное поле
- Магнитометр , магнитный поток
- Манометр , давление воздуха
- Масс-спектрометр , идентификация/характеристика соединений
- Микрометр , расстояние
- Микроскоп , оптическое увеличение
- ЯМР-спектрометр , идентификация химических соединений, медицинская диагностическая визуализация
- Омметр , электрическое сопротивление/импеданс
- Оптические пинцеты , наномасштабные манипуляции
- Осциллограф , напряжение электрического сигнала, амплитуда, длина волны, частота, форма/структура сигнала
- Сейсмометр , ускорение
- Спектрограмма , частота звука, длина волны, амплитуда
- Спектрометр , частота света, длина волны, амплитуда
- Телескоп , световое увеличение (астрономия)
- Термометр , измерение температуры
- Теодолит , углы, геодезия
- Термопара , температура
- Вольтметр , напряжение
Список производителей научных инструментов
[ редактировать ]- 454 Науки о жизни , Соединенные Штаты Америки
- ADInstruments , Новая Зеландия
- Agilent Technologies , Соединенные Штаты Америки
- Антон Паар , Австрия
- А. Рейролл и компания
- Бекман Коултер , Соединенные Штаты Америки
- Брукер , Соединенные Штаты Америки
- Компания Cambridge Scientific Instrument , Великобритания
- Элементар , Германия
- First Light Imaging , Франция
- Хориба , Япония
- ДЖОЛ , Япония
- Корпорация LECO , Соединенные Штаты Америки
- Маркс Интернэшнл , Великобритания
- Malvern Instruments , Великобритания
- McPherson Inc. , Соединенные Штаты Америки
- Меттлер Толедо , Швейцария/Соединённые Штаты Америки
- MTS Systems Corporation , США, механический
- Новакам Технологии , Канада
- Оксфорд Инструментс , Великобритания
- Корпорация Палл , Соединенные Штаты Америки
- ПеркинЭлмер , Соединенные Штаты Америки
- Полимерный уголь , Испания
- Корпорация Шимадзу , Япония
- Техтрон , Мельбурн, Австралия
- Thermo Fisher Scientific , Соединенные Штаты Америки
- Корпорация Уотерс , Соединенные Штаты Америки
Список разработчиков научных приборов
[ редактировать ]- Джонс, Уильям
- Кипп, Питер Якобус
- Добро, Гюстав
- Рулофс, Арьен
- Молодец, Джон
- Фон Райхенбах, Георг Фридрих
История научных инструментов
[ редактировать ]Музеи
[ редактировать ]- Коллекция исторических научных инструментов (CHSI)
- Музей Бурхааве
- Фонд химического наследия
- Немецкий музей
- Королевская галерея Виктории для поощрения практической науки
- Музей истории науки Уиппла
Историография
[ редактировать ]Виды научных инструментов
[ редактировать ]См. также
[ редактировать ]- Инструментарий
- Инструментализм , философская теория.
- Список предметов коллекционирования
Словарное определение -трона в Викисловаре, суффикс для обозначения сложного научного инструмента, например, циклотрона , фитотрона , синхротрона , ...
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Хессенбрух, Арне (2013). Путеводитель для читателей по истории науки . Тейлор и Фрэнсис. стр. 675–77. ISBN 9781134263011 .
- ^ Уорнер, Дебора Джин (март 1990 г.). «Что такое научный инструмент, когда он им стал и почему?». Британский журнал истории науки . 23 (1): 83–93. дои : 10.1017/S0007087400044460 . JSTOR 4026803 . S2CID 145517920 .
- ^ Jump up to: а б «Соединенные Штаты против пресвитерианской больницы». Федеральный репортер . 71 : 866–868. 1896.
- ^ Тернер, Эй Джей (1987). Ранние научные инструменты: Европа, 1400-1800 гг . Издательство Филлипа Уилсона.
- ^ Бедини, С.А. (1964). Ранние американские научные инструменты и их производители . Смитсоновский институт . Проверено 18 января 2017 г.
- ^ Гердт Магиелс (2009) От солнечного света к пониманию. Ян ИнгенХаус, открытие фотосинтеза и науки в свете экологии , стр. 231, ВУБ Пресс ISBN 978-90-5487-645-8
- ^ Мухопадьяй, Р. (2008). «Рост инструментов во время Второй мировой войны». Аналитическая химия . 80 (15): 5684–5691. дои : 10.1021/ac801205u . ПМИД 18671339 .
- ^ МакМахон, Г. (2007). Аналитические приборы: Руководство по лабораторным, портативным и миниатюрным приборам . Джон Уайли и сыновья. стр. 1–6. ISBN 9780470518557 .
- ^ Кхандпур, RS (2016). Справочник по аналитическим приборам . Образование Макгроу Хилл. ISBN 9789339221362 .
- ^ Шадаб, К.А. (2017). «ТАБЛИЦА ПЕРИОДИКИ КАС». Международный исследовательский журнал естественных и прикладных наук . 4 (7): 221–261.
- ^ Осиандер, Р. (2016). Даррин, магнат; Барт, Дж.Л. (ред.). Системная инженерия для микро- и наномасштабных технологий . ЦРК Пресс. стр. 137–172. ISBN 9781439837351 .
- ^ Джеймс, WS; Лемол-младший, генеральный менеджер (2015). Латифи, Р.; Ри, П.; Грюсснер, RWG (ред.). Технологические достижения в хирургии, травматологии и интенсивной терапии . Спрингер. стр. 221–230. ISBN 9781493926718 .
- ^ Уилкс, Р.; Мегаргл, Р. (1994). «Интеграция приборов и лабораторной системы управления информацией на информационном уровне: Спектрометр с индуктивно связанной плазмой». Хемометрика и интеллектуальные лабораторные системы . 26 (1): 47–54. дои : 10.1016/0169-7439(94)90018-3 .
- ^ Карвалью, MC (2013). «Интеграция аналитических инструментов с компьютерными сценариями» . Журнал автоматизации лабораторий . 18 (4): 328–33. дои : 10.1177/2211068213476288 . ПМИД 23413273 .
- ^ Перкель, Дж. М. (2017). «Интернет вещей приходит в лабораторию» . Природа . 542 (7639): 125–126. Бибкод : 2017Natur.542..125P . дои : 10.1038/542125а . ПМИД 28150787 .
- ^ Шарлотта Бигг и Кристоф Мейнель (ред.), Премия Пауля Бунге: История научных инструментов, 1993–2023 гг. (Франкфурт/Майн: GDCh & DBG, 2023), 96 стр.
