到了1930年代中期,測量酸度的化學家大多依賴石蕊試紙——它便宜,但對柑橘加工業者毫無用處,因為用來保存檸檬汁的二氧化硫會把石蕊的變色完全漂白。另一種替代方案是把玻璃電極接上靈敏的電流計,以電化學方式測量pH,原理上可行,但實際上,化學家格倫·約瑟夫在加州水果種植者交易所試用的玻璃電極卻不斷破裂。

原因就內建在既有儀器的運作方式裡:當時可取得的電流計電靈敏度很差,因此要讓它接收到足夠強的訊號,就得使用又薄又大的玻璃電極,以維持較低的電阻——而在實驗室條件下,又薄又大的玻璃就是易碎的玻璃。想讓測量更可靠的化學家一再碰上同樣的取捨:較堅固的電極所產生的訊號太弱,儀表讀不到;而訊號強到足以讀取,又需要一個脆弱到無法承受日常操作的電極。

以真空管放大器取代電流計,使其能讀取較弱的訊號,因此電極可以做得堅固,而不必又薄又脆弱。

電流計靈敏度差,迫使電極必須又薄又大以降低電阻,因而導致破裂。

真空管放大器能偵測並放大弱得多的訊號,消除了對易碎電極的需求。

把放大器、電極與儀表整合在一起,使任何化學家都能輕鬆使用這項儀器,進而推動了採用。

當感測器必須脆弱才能滿足靈敏度不足的偵測器時,應改良偵測器,使其能接受較堅固感測器所發出的較弱訊號。

由此誕生的「酸度計」(acidimeter),不久後改名為pH計,採用新開發、堅固得多的玻璃電極,搭配真空管放大,徹底解決了約瑟夫最初的易碎問題。貝克曼的公司National Technical Laboratories在1936年、也就是第一個完整年度,售出444台,到1939年已售出近2,000台,並出現在美國每一家主要科學儀器經銷商的型錄中。

追溯依據

參考來源

  1. Origins: Birth of the pH Meter Caltech Engineering & Science Magazine (quoting Beckman's 1978 Caltech Oral History interview) · magazine.caltech.edu
  2. The Development of the Beckman pH Meter American Chemical Society · acs.org