Арнольд Орвилл Бекман ( англ. Arnold Orville Beckman ; 10 апреля 1900 , Каллом , Ливингстон , Иллинойс — 18 мая 2004 , Ла-Холья , Калифорния , США ) — американский химик , изобретатель pH-метра , основатель компании . Также известен тем, что в 1956 предоставил финансирование первому предприятию , занявшемуся производством кремниевых полупроводников в Силиконовой долине .

Ранние годы

Бекман родился в Калломе, штат Иллинойс , который в то время был фермерским селением, в семье кузнеца. В девять лет Бекман нашёл старый учебник «Четырнадцать недель химии Джоэла Дормана Стила» и начал воспроизводить эксперименты. Отец поддержал его научные интересы, позволив ему превратить склад для инструментов в лабораторию.

В 1912 умерла мать Бекмана, Элизабет. Его отец, Джордж Бекман, сменил профессию и стал коммивояжёром.

В 1914 году семья Бекманов переехала в Нормал , чтобы дети могли посещать среднюю школу, связанную с Университетом штата Иллинойс . В 1915 году они переехали в Блумингтон , где Арнольд получил возможность заниматься химией на университетском уровне. Он был в числе лучших учеников, и в начале 1918 года ему разрешили завершить школьное обучение досрочно, в связи с Первой мировой войной . Он занимался химическим анализом образцов железа для предприятия Keystone Steel and Iron .

В августе 1918 года Бекман записался в морскую пехоту США . Ожидая в Нью-Йорке отправки на фронт, он познакомился с Мэйбл Стоун Мейнзер, которая впоследствии стала его женой. Через несколько дней было подписано перемирие , поэтому на войну Арнольд не попал.

Университетское образование и преподавательская деятельность

С 1918 года Арнольд учился в Университете Иллинойса . Он получил степень бакалавра химической инженерии в 1922 году и степень магистра физической химии в 1923 году . Для получения докторской степени он решил поступить в Калифорнийский технологический институт . Он провёл там год, но затем вернулся в Нью-Йорк, чтобы быть рядом со своей невестой Мэйбл. Он устроился на работу в инженерный отдел Western Electric . Работая с Уолтером Шухартом , разработал систему технического контроля для вакуумных электронных ламп . В этот период Бекман получил знания в области схемотехники и впервые проявил интерес к электронике .

Бекман женился на Мэйбл 10 июня 1925 года. В 1926 году пара вернулась в Калифорнию, и Бекман возобновил учёбу в Калифорнийском технологическом институте. Вместе со своим научным руководителем Роско Дж. Дикинсоном Бекман работал над прибором для определения энергии ультрафиолетового света. Принцип работы прибора состоял в нагревании термопары теплом ультрафиолетового излучения с последующим измерением электродвижущей силы . После получения докторской степени в области фотохимии в 1928 году Бекману было предложено остаться в Калифорнийском технологическом институте в качестве преподавателя, а затем профессора. Кроме Бекмана, аналогичное предложение получил Лайнус Полинг , ещё один аспирант Роско Дж. Дикинсона.

Работая преподавателем в Калтехе, Бекман делился с коллегами опытом стеклодувных работ, а его опыт в электронике помог химикам в разработке измерительных приборов . С разрешения руководства Бекман начал принимать стороннюю работу в качестве научного и технического консультанта для правительственных организаций и частного бизнеса.

pH-метр

По заказу цитрусовой компании _en Бекман занялся проблемой измерения кислотности перерабатываемой продукции. В конечном счёте это привело Бекмана к созданию запатентованного электронного прибора под названием acidimeter . Впоследствии Бекман переименовал своё изобретение в pH-метр.

Первые экземпляры прибора весили 7 килограммов и стоили довольно дорого — 195 долларов. Несмотря на это, они успешно продавались. Бекман покинул Калифорнийский технологический институт и стал президентом собственной компании, носившей название «Национальные технические лаборатории» (ныне _en ).

Спектрофотометрия

Предприятие Бекмана занималось не только производством измерительных приборов, но и разработкой новых. В 1940 году сотрудники Бекмана создали прибор, получивший название DU Spectrophotometer . Он позволял измерять излучение видимого и ультрафиолетового диапазонов. Это устройство упростило и оптимизировало анализ образцов, позволяя исследователям выполнять биологическую оценку вещества с точностью 99,9 % в течение нескольких минут, в отличие от недель, которые требовались ранее для получения результатов с точностью только 25 % .

Секретные разработки военного времени

Инфракрасный спектрофотометр

Успех ультрафиолетового спектрофотометра привёл к тому, что Бекман получил секретный заказ на разработку и изготовление инфракрасного спектрофотометра. В связи с войной США столкнулись с проблемой нехватки сырья для производства резины, и прибор был нужен для изучения свойств толуола и бутадиена в рамках проекта по синтетическому каучуку. За основу была взята конструкция, разработанная _en для Shell Development Company . В результате был создан спектрофотометр Beckman IR-1 . В сентябре 1942 года учёные-исследователи получили первые приборы.

До окончания Второй мировой войны прибор был засекречен, а в послевоенное время Бекман начал продажу инфракрасных спектрофотометров. В 1953 году он решил радикально переработать инструмент. Результатом стала модель IR-4 , обладавшая большими возможностями.

Потенциометр helipot

Ещё одной секретной разработкой того времени был потенциометр для военного применения. Потенциометр, разработанный Бекманом ранее для pH-метра, обладал достаточной точностью для использования в радарной технике , но военным потребовалась модель с повышенной устойчивостью к ударам и вибрации. Модель A Helipot оказалась весьма успешной и принесла существенный доход. Бекман создал отдельную компанию, Helipot Corporation , занимающуюся производством электронных компонентов.

Кислородомер Полинга

3 октября 1940 года Национальный исследовательский комитет по вопросам обороны США признал необходимость разработки инструмента для надёжного определения содержания кислорода в смеси газов, чтобы использовать его для контроля в подводных лодках и самолётах. Прибор разработал Лайнус Полинг , вскоре Бекман получил заказ на его серийное производство. Для этого Бекман основал вторую дочернюю компанию, Arnold O. Beckman, Inc .

После войны компания Бекмана разработала анализаторы кислорода для другого рынка. Они использовались для мониторинга условий в инкубаторах для недоношенных детей. В частности, их использовали медики Университета Джонса Хопкинса .

Манхэттенский проект

Для учёных Манхэттенского проекта Бекман разработал прибор для измерения уровня радиации в ионизационных камерах . Он был создан на основе pH-метра. Кроме того, Бекман разработал дозиметр для измерения воздействия радиации, чтобы защитить персонал Манхэттенского проекта. Производство дозиметров было также заказано компании Бекмана, Arnold O. Beckman, Inc .

Борьба со смогом

В послевоенной Южной Калифорнии, в том числе в районе Пасадены, где жили Бекманы, смог стал предметом общественного внимания. В 1947 году губернатор Калифорнии Эрл Уоррен подписал закон о контроле за загрязнением воздуха в масштабе штата. В то время не было общепринятых представлений о причинах возникновения и методах предотвращения смога. Этой проблемой занялся Бекман по запросу Торговой палаты Лос-Анджелеса ( англ. Los Angeles Chamber of Commerce ). С 1948 по 1952 год он занимал должность научного консультанта уполномоченного контролёра загрязнения воздуха.

Упомянутым выше уполномоченным контролёром загрязнения воздуха ( англ. Air Pollution Control Officer ) был Луи МакКейб, геолог с опытом работы в области химического машиностроения. Поначалу МакКейб считал главной причиной возникновения смога выбросы диоксида серы, но Бекман убедил его, что проблема требует научных исследований.

Бекман и Арье Жан Хаген-Смит , профессор Калифорнийского технологического института, совместно разработали устройство для сбора твёрдых частиц из воздуха. Хаген-Смит проанализировал образцы, собранные в Лос-Анджелесе, и сделал вывод, что они относятся к органическим пероксидам . В течение года Хаген-Смит занимался изучением химии смога. Он определил, что озон и углеводороды из дымовых труб, нефтеперерабатывающих заводов и выхлопных газов автомобилей являются ключевыми ингредиентами в образовании смога. Хаген-Смит представил результаты своих исследований в 1952 году. В том же году Бекман получил патент на «регистратор кислорода», в котором использовались колориметрические методы для измерения уровней соединений, присутствующих в атмосфере.

В дальнейшем компания Beckman Instruments разработала ряд инструментов для различного использования в мониторинге выхлопных газов автомобилей и загрязнения воздуха. Также компания производила «фургоны для контроля качества воздуха» — специализированные лаборатории на колёсах для использования правительством и промышленностью.

По предложению губернатора Калифорнии Бекман возглавил специальный комитет по загрязнению воздуха. В конце 1953 года комитет опубликовал свои рекомендации:

• предотвращение утечек испарений с нефтеперерабатывающих заводов и автозаправочных станций;
• определение стандартов для автомобильных выхлопов;
• перевод дизельных грузовиков и автобусов на пропан;
• ограничение выбросов загрязняющих веществ с промышленных предприятий или перенос их промышленных площадок с территории города;
• запрет на открытое сжигание мусора;
• развитие регионального общественного транспорта .

В 1954 году Бекман стал членом совета директоров Торговой палаты Лос-Анджелеса и председателем её комитета по загрязнению воздуха. 25 января 1956 года он стал президентом Торговой палаты Лос-Анджелеса. Он определил два ключевых вопроса своего срока: борьба со смогом и поддержка сотрудничества местной науки, технологий, промышленности и образования.

Полупроводники

В 1955 году с Бекманом связался Уильям Шокли , который был его студентом в Калифорнийском технологическом институте. Шокли возглавлял исследовательскую программу Bell Labs в области полупроводниковых технологий. Шокли хотел создать новую компанию и попросил Бекмана войти в совет директоров. После продолжительных дискуссий Бекман и Шокли достигли соглашения о намерении создать Shockley Semiconductor Laboratory в качестве дочерней компании Beckman Instruments . Предполагалось начать с автоматизированного производства транзисторов с диффузной базой.

Пожилая мать Шокли жила в Пало-Алто , поэтому Шокли хотел открыть лабораторию в соседнем Маунтин-Вью , штат Калифорния. Фредерик Терман, ректор Стэнфордского университета , предложил фирме место в новом промышленном парке Стэнфорда. Фирма была основана в феврале 1956 года, в том же году, когда Шокли получил Нобелевскую премию по физике вместе с Джоном Бардином и Уолтером Хаузером Браттейном «за их исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». Полупроводниковая лаборатория Шокли была первым учреждением, работавшим над кремниевыми полупроводниковыми приборами в месте, которое стало известно как Кремниевая долина .

Предприятие Шокли не было особенно успешным — ключевые сотрудники покинули его и создали Fairchild Semiconductor .

Благотворительность

Литература

• Thackray, A., Myers, M. . — Chemical Heritage Foundation series in innovation and entrepreneurship. — Chemical Heritage Foundation, 2000. — Vol. 3. — P. 238—250. — 379 p. — ISBN 9780941901239 .

Примечания