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实验室手记之仪器别闹了Comments>>

发表于 2012-04-06 09:22 | Tags 标签:

有一天,同事对我说仪器不知道出了什么毛病,测出来的界面张力跟以前不一样。那台仪器是我管理的,自从搬到新实验室我就一直没有用。同事说出了毛病,我就得负责把它弄好。

水和油之间的界面上,存在一个界面张力。把油分散到水中的关键核心,就是降低这个张力。一种蛋白质或者其他分子降低界面张力的能力,就体现了它的表面活性。所以,我们经常要测量一种水溶液对油的界面张力。

那台仪器的原理并不复杂。水溶液被一个微量泵打到注射器里,在针头上形成一个小液滴。因为针头浸在油中,所以液滴的表面就是水和油的界面。水滴受到重力的作用要往下掉,而浮力和界面张力则向上“拉”住它。界面张力的大小由液滴的形状决定,而浮力和重力分别由水和油的密度决定。所以,只要拍下液滴的照片,再根据水和油的密度,就可以算出界面张力来。

我们一般把水和油的界面张力作为参照,来比较不同蛋白质的表面活性。同事发现的问题是:同样的油同样的水,早上和中午测出来的结果不一样!

我首先想到了两种可能:一是她用的油不稳定,从早晨到中午发生了变化;二是在测量不同的样品之间,注射器以及连接管线没有清洗干净,影响了结果。

同事是位博士,我提出的可能她也赞同,就去尝试解决。她拿了一瓶新的油,在第一天的早上和中午分别测量,中午的值比早上的明显要大。等了第二天早晨,她又用这个瓶子里的油重新测量,跟第一天早晨测出的数值很接近。这说明油并没有变质。为了检验第二种可能,她按照最严格的清洗流程,并且把清洗时间加倍,但是,问题依然如故。

她把自己的实验停下了,等着我解决问题。因为油水之间的界面张力没有标准值,无法确定我们测出的值是否准确。我就改成直接测纯水和空气之间的张力,在常温下应该是72左右。让我郁闷的是:不管是在早晨还是中午,测出的值都约等于72。也就是说,这个问题只在测油水之间界面张力的时候存在!

万般无奈之下,我只好打电话给仪器公司的技术服务。那是一个搞兼职的大学教授,我跟他还比较熟。他听了我的描述,难以相信,认为肯定是油不稳定。于是,我把那瓶油快递给他,由他自己的实验室测。过了几天,他告诉我,他的学生反复测过了,不管是啥时候测,数值都很接近,就是我们早晨测出的值。

看起来,一切都是我们的这台仪器在调皮。

因为仪器还在保修期内,我就要他过来看看。他说他完全没有思路,来了也是浪费时间,还是先做一些诊断再说。我把测量的原始数据文件发给他,他也看不出什么问题。然后,说想看看液滴的照片。其实那个仪器的软件并不存储照片,而是直接转化成数字保存的。我用计算机的截屏功能“拍”了很多液滴的照片发给他。他说:看起来中午的照片要亮一些。

我仔细看,确实是中午的照片要稍微亮一点点。难道,这就是原因?那么,为什么中午的照片要亮一些呢?

我能想到的就是:可能仪器上的灯使用时间太长,不稳定,因为某种我不知道的原因,在开了几个小时之后会变得更亮。于是,我说要不咱换个灯试试?他说那个灯寿命很长,只要不弄坏,应该可以用终生的,从来没有听说过不稳定。我想:我们现在遇到的情况你不也没有遇到过吗?不过出于对专业人士的尊重,还是决定做个实验来看看。

在第一天测完之后, 我把灯一直开到了第二天早晨。再测,得到的是早晨的数值。也就是说,长时间开灯并不是问题的根源!

他没有了办法,我也快绝望了。实在不成,就只能把仪器送回他们公司检修。在送回去之前,我需要写一份问题描述。于是,我决定再做一遍,把问题出现的所有细节都记录下来。

一切如常。早晨的数据是对的。等到中午,数据如期变大。那天阳光明媚,我顺手关了一下百叶窗,奇迹出现了:数值立刻往下跳!

我又打开百叶窗,数字又恢复到原来的值。看来,问题的原因是:百叶窗?!

我立刻打电话给那位教授。他大叫一声,说:我忘了你跟我提过你们搬实验室的事情了!那个仪器的核心就是那个照相机,照在液滴上的光主要来自于光源灯。但是那部分的密闭做得不太好,周围环境中的光线还是会有一定影响。

于是一切都清楚了:我们总是在早晨校正仪器,所以早晨测出的值总是正确的;到了中午,窗外的光线很强,跟早晨校正仪器的时候不同,所以测出的数据就不准了。以前的那个实验室在楼的中间,根本就没有窗,都是靠灯光照明,也就不会出现这种情况。而测水和空气界面的时候,这两种物质相差太大,边界明显,那点光线的差别几乎不影响拍到的液滴形状,所以早晨中午测出的结果都是对的。

教授说:这个仪器需要安装在光线恒定的房间,否则,就得每测量一次就校正一次。新的实验室分配已经确定,我也无法找到一个光线恒定的地方。每次测量之前都校正,显然是非常麻烦的。

最后,我想到了一个很“山寨”的解决办法:测量的时候,用毛巾把整个光源和相机部分盖住。同事试了试,说:虽然看起来有点怪异,不过问题的确是解决了。

(附图来自first-stop.org)

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49 Responses to “实验室手记之仪器别闹了”

  1. 说道:

    又是香草冰激凌与汽车系列

  2. 佚名说道:

    一开始我还以为是智力搞的鬼呢。

  3. 佚名说道:

    一开始我还以为是智子搞的鬼呢。

  4. rach说道:

    可以拍一集House了...

  5. waveblaster说道:

    我还以为到结尾, 会有像青霉素一样伟大的发现被无意中搞出来了....

    害的我全看完了....

  6. NAKAMA说道:

    好吧
    看到三分之一我就知道
    不是光照就是温度

  7. 端端的后院说道:

    看起来不错,有种小时候读小说的感觉

  8. 端端的后院说道:

    有种小时候读小说的感觉

  9. illusiwind说道:

    = = 无力吐槽

  10. ar.w说道:

    看到照片比较亮的时候就觉得会是光线问题了……看来我的直觉挺准。

  11. aaa说道:

    有人说这是走进科学的风格,以我二十多年在少林寺周边摆地摊的经验告诉你,这绝对是科学

  12. haha说道:

    昨天老板不在,我在办公室玩游戏,卧槽,瞄到一女同事既然在偷偷的上这种网站 http://www.sosok.tk 如果被她老公知道了肯定被气死.......

  13. ZHX说道:

    这可以算是仪器缺陷么,还是说技术服务不给力啊

    • 云无心说道:

      这个仪器是个很新的设计,在光源部分确实可以算有设计缺陷。

  14. 于江林说道:

    嗯,好文章! 我经常修仪器始终找不到原因,这些经验都是要一点点积累的。加油楼主!!

  15. 老解说道:

    这让我想起小时候的经历

    那时候(94年)电脑还不多,父亲单位有一台,还记得是康柏(Compaq)公司出品,美国原装货啊。486处理器,2M内存,有没有硬盘不记得,反正为了兼容政府的电脑,把原装的3.5寸盘驱动器拆了换成5.25寸盘。售价约三万。除了那个专门负责操作的大哥哥外谁都不会用。由于造价昂贵,也没人敢乱动。

    某天午休那个大哥哥不在,一年轻员工打开玩DOOM(!),结果自检屏幕就卡住不会动了。他慌了,面对满屏英文一头雾水,几个同事过来观察一番也没有看出个所以然。还在上小学的我提议重启,但是仍然没有解决问题。

    最后大家怕领导回来发飙,只好电话求助那个大哥哥,但也没有说清楚。在外面办事的他急急忙忙蹬着单车回来,一看自检屏,上面有一行英文(大概吧)

    Keyboard check failed, please check your keyboard connection.

    于是他鄙视的看了我们一眼,把机箱后面松脱的键盘接好……

    那以后很多年,我都常常想起这一幕。

    • eyeblue说道:

      97年的时候我用过compaq电脑,486sx25,居然能很流畅的播放mp3,当时的感觉震撼啊

  16. ctz说道:

    科学精神不就是在这种小事中体现出来的么?支持云大!

  17. beiang说道:

    让我想起早几天买的新气相柱子,死活做不出预想中的峰形,最后工程师来一看:接反了!

  18. 王彬说道:

    感觉售后的技术人员白拿钱,广动嘴,不动手,想用纯理论推测出来机器的毛病,不是读书读傻了,就是没有责任心。
    机器制造工艺差,国人就是缺少一种细节决定成败的思想。

  19. 过客说道:

    呵呵,还是算科学的!细致很重要!

  20. 104说道:

    怎么没有想到
    “早上”和“中午”的分别呢~

  21. kill2winer说道:

    不是用的铂环法啊?我们就用的这个。悬滴法仪器便宜吗?
    有些问题就是怎么都找不到愿意,这还算好的,有时候你一直用的错误数据而不知道,例如热电偶的导线必须和热电偶型号配套,不是随便一根铜线就行的

  22. organism说道:

    刚开始要配上恐怖音乐,到最后再出现走进科学的效果

  23. 老余说道:

    为什么还没有看完的时候我就猜到了是环境光源影响了呢?

  24. 白鸟说道:

    哈哈哈,这要搁古代,不知道为啥的,就以为这块毛巾是镇宅之宝喽~~~

  25. wind说道:

    在实验室这样的问题碰到的太多了,解决完之后很有成就感

  26. Eaphy说道:

    界面张力最佳检测方法是力学法。你用的光学法,受环境、光源条件影响很大。而且是计算所得结果,精确度有偏差。

    • 云无心说道:

      很佩服你的自信。不过,“检测方法”的精度不仅受设计原理影响,还受仪器设计和制造精度的影响。很多情况下,后者影响更大。测表面张力常用的几种仪器我都用过,得不出你的结论。其实,把各种仪器的精度指标拿来看看就清楚了。

  27. seamanrenxue说道:

    推理啊,断案啊,house啊

  28. halalia说道:

    为什么一开始我就想到光照了……想到了以前搞硬度,测量凹坑直径时候怎么“切边”,光线怎么对着就容易

    • halalia说道:

      光线差异恐怕并不会真正影响液滴尺寸吧?虽然有所谓“光压”、“太阳帆”存在。影响到的应该是成像系统、图像分析系统,显然仪器是自动分析图像,测量液滴直径的,那么光线差异下的轮廓边缘的运算显然会受到影响。光压、量子什么的俺不懂,不知谁愿意在这个方向上深入一下?液滴真的会受到光压的影响么?直觉认为不会,不然雾岂不会被阳光推着移动?

  29. Metaverse说道:

    这就是典型的控制其他变量只调整一个来寻找出因果关系的过程……

  30. 贝叶小虫说道:

    呵呵,这种仪器搞鬼的事情在我们实验室是家常便饭啦~以至于我每次做实验的时候,都想先上三炷香,祈祷科学之神保佑各种仪器正常工作。 :oops:

  31. steve_Jin说道:

    的确很有走进科学的风格,侦探悬疑大片~

  32. 原来是仪器山寨呀!知道密闭不好也会卖出来!

  33. 阵风在北说道:

    很有种柯南在线的感觉哦

  34. 王婆老王说道:

    哈哈,科学不就这样样搞出来的吗?要不然永远纳闷着呢.

  35. viggin说道:

    在图像识别领域,很多情况下一旦换了光源就识别不出来了,因此对光源鲁棒的算法一直是研究课题

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