Kì trước chúng ta đã đề cập về sự ra đời của khối phổ, tiếp tục series phần 2 sẽ giới thiệu về việc bắt đầu gia nhập thị trường của thiết bị phổ khối tứ cực.
Sự phát triển phổ cập hóa ban đầu
Năm 1963, Uthe và tôi rời SRI để tham gia vào một nhóm nghiên cứu về điều khiển và công cụ xử lý ở Palo Alto, California, của Liên đoàn Hiệp hội Điện tử (EAI), trong một công ty máy tính analog có trụ sở đặt tại Long Branch, NJ. Điều đầu tiên chúng tôi đã làm sau khi tham gia vào EAI là yêu cầu được chấp nhận đề xuất của riêng chúng tôi trong việc thực hiện đánh giá QMS. Ngay sau khi bắt đầu quá trình đánh giá, nhóm của Shoulder’s đã đề nghị chúng tôi làm cho họ một vài thiết bị QMS, bởi vì chủ tịch mới của SRI, Kark Fokker, đã quyết định rằng SRI sẽ không tham gia vào việc chế tạo này. Với sự giúp đỡ của họ, chúng tôi đã làm ra hai thiết bị QMS vào cuối năm 1963. Họ cho phép một vài kỹ sư điện tử tốt nhất của họ để “làm đêm” với chúng tôi để chỉ cho chúng tôi các “ngón nghề”.
Từ những sản phẩm thử nghiệm này, chúng tôi đã xây dựng hệ thống QMS thương mại đầu tiên gọi là Quad 200 RGA (residual gas analyser – máy phân tích tồn dư khí). SRI đã gom được gần 100 yêu cầu về hệ thống RGA tứ cực này từ một loạt các phòng thí nghiệm nghiên cứu trước thời điểm này. Họ đã chuyển cho chúng tôi một rổ các khách hàng tiềm năng này cuối năm 1963, và đa số họ đã trở thành khách hàng của EAI. Chúng tôi đã chính thức giới thiệu Quad 200 RGA vào đầu năm 1964 để được sử dụng bởi các nhà vật lý, các nhà hóa lý, và các nhà khoa học vũ trụ. Nó là một cú huých tức thời.
Ban đầu, chúng tôi đặt giá ở 8.500 Đô la Mỹ, nhưng chúng tôi tiếp tục tăng giá đến tận khi nó tới xấp xỉ 14.000 Đô la Mỹ, với các đơn đặt hàng tăng tương đối ấn tượng theo thời gian. Có một sự cạnh tranh duy nhất sau đó là phổ khối thời gian bay (time of flight – ToF) Bendix, nhưng đã biến mất nhanh chóng khỏi thị trường. Tôi tin rằng đa số người sử dụng RGA nhận thấy QMS cung cấp khả năng siêu việt sau một thời gian sử dụng (đặc biệt là độ nhạy) ở mức giá thấp hơn. Từ khi ra đời, QMS là một thiết bị khá lành; nó tạo ra phổ đẹp thậm chí khi một số bộ phận không hoạt động ở chế độ tối ưu. Đa số các nhà khoa học, người mà sử dụng Quad 200, đều không có trước các kinh nghiệm về MS. Một thế hệ của hệ thống RGA này, Quad 250 có hình như dưới đây.
Từ năm 1964 đến năm 1966, chúng tôi đã sản xuất và cung cấp hơn 500 hệ thống RGA tứ cực, nhiều hệ thống trong số đó đã được sử dụng trong chương trình vũ trụ Mỹ. Năm 1966, chúng tôi đã giới thiệu một thế hệ QMS bán dẫn, giá thành rẻ gọi là Quad 150, hệ thống đã củng cố hơn nữa thị trường RGA đối với phổ khối tứ cực.
Trong năm 1966, tập đoàn Syntex đã cố gắng để mua lại bộ phận sản xuất phổ khối tứ cực (được gọi là Bộ phận Thiết bị Khoa học) của EAI để sử dụng như một cơ sở cho mảng thiết bị phân tích mới của họ. Trong quá trình đàm phán, tôi đã có thời gian ngồi với Carl Djerassi và Alejandro Zaffaroni ở bộ phận nghiên cứu của Syntex ở Palo Alto. Qua họ và và nhóm MS của Djerassi ở Stanford (đặc biệt là Alan Duffield), tôi đã nhận thấy tiềm năng của thị trường sắc ký khí khối phổ GC/MS.
Khi Hewlett Packard (HP) cũng trở nên rất quan tâm đến QMS và hoạt động của chúng tôi như là một phần có thể bổ sung cho bộ phận F&M (sắc ký) của họ, một lần nữa đã làm tăng thêm nhận thức của chúng tôi về tiềm năng của thị trường GC/MS. HP đã mua một hệ thống QMS từ chúng tôi năm 1966 và đã được đưa về phòng thí nghiệm của họ, ở đó nó đã trải qua việc đánh giá chi tiết bởi Don Hammond và nhóm vật lý của ông. Tiếp theo, sau 9 tháng đàm phán, việc mua bán nhóm chúng tôi bởi Syntex đã không thành công. EAI, suốt quá trình đó, bày tỏ sự không quan tâm đến thị trường GC/MS, vì thế tôi đã quyết định vào cuối năm 1966 về việc tìm một cách khác để khám phá cơ hội mới này.
Trong quá trình đàm phán với Syntex, tôi đã có nhiều thời gian làm việc với Giám đốc tài chính (CFO) tại Mỹ của họ, Roger Sant. Roger trước đây là CFO của Bộ phận nghiên cứu và thiết bị của Wilkins, làm việc cho Keene Dimick là người sáng lập công ty, trước khi công ty đó bị sát nhập bởi Varian và trở thành Varian Aerograph. Khi sự cố gắng của Syntex để mua EAI đổ vỡ, Roger đã hỏi tôi về kế hoạch tôi định làm. Tôi đã trả lời rằng tôi muốn thành lập một công ty mới để phát triển và sản xuất thiết bị GC/MS sử dụng phổ khối tứ cực. Ông nói ông muốn làm việc với tôi để thành lập một công ty như vậy, và đề nghị giúp đỡ về tài chính ngoài các thứ khác nữa.
Roger đã hỏi Jon Amy, một người bạn riêng và là giáo sư hóa học của trường ĐH Purdue, để đánh giá kế hoạch kinh doanh mà tôi đã chuẩn bị cho công ty mới. Jon đã có nhiều gợi ý có ích mà đã được đưa vào kế hoạch thương mại cuối cùng của chúng tôi.
Chúng tôi đã thành lập Công ty Thiết bị Finnigan vào tháng 1 năm 1967 với đầu tư ban đầu là 99.000 Đô la và một cam kết bảo đảm vay vốn là 250.000 Đô la. Roger và tôi góp 25.000 Đô la mỗi người (Roger cũng đảm bảo vay vốn 75.000 Đô la cho công ty), và T. Z. Chu, sau này thành Tổng giám đốc của Varian Aerograph, cũng đầu tư 25.000 Đô la. T. Z. Chu sau đó trở thành chủ tịch và Giám đốc điều hành của Finnigan và là đối tác trong kinh doanh của tôi trong 21 năm tiếp theo. Hai người sáng lập quan trọng khác là Bill Fies, người đến từ SRI, ở đó ông đã thiết kế và chế tạo phần điện tử cho hệ thống phổ khối tứ cực, và Mike Story, người đã làm việc với tôi ở EAI và chịu trách nhiệm phần cấu tạo của tứ cực và phát triển hóa học chân không. Tất cả những người sáng lập đã ở lại Công ty Finnigan qua nhiều vị trí đến tận khi công ty bị sát nhập bởi Thermo Instrument Systems, Inc., năm 1990.
Đến trước năm 1967, GC đã trở thành một phương pháp mạnh mẽ và được chấp nhận rộng rãi để tách các chất trong một hỗn hợp. Tuy nhiên, nó đã bộc lộ một loạt hạn chế: Các hợp chất không thể được xác định một cách dễ dàng và rõ ràng, đặc biệt trong các hỗn hợp hoặc trong một nền mẫu phức tạp. Sử dụng một thiết bị phổ khối để xác định các chất tách ra từ GC dường như là một giải pháp hoàn hảo đối với vấn đề này. Một phổ khối tứ cực phù hợp lý tưởng với công việc này bởi vì nó có thể quét được một phổ khối toàn thang nhanh hơn thời gian đòi hỏi của một píc GC đi qua.
Đối tượng chính của chúng tôi đối với công ty mới là phát triển, sản xuất, và đưa ra thị trường (thương mại hóa) một hệ thống GC/MS dựa trên QMS đã được phát triển ở SRI. Chúng tôi tin rằng các lợi ích vốn có của nó như sự đơn giản, giá thành thấp, nhỏ gọn, khả năng hoạt động ở áp suất nguồn ion tương đối cao và, quan trọng nhất, dễ máy tính hóa, sẽ là một sự lựa chọn hợp lý đối với các ứng dụng GC/MS. Ở thời gian đó, thiết bị GC/MS thương mại duy nhất là LKB 9000, mà vừa được giới thiệu ở thị trường Mỹ.
Thiết kế và chế tạo hệ thống GC/MS đầu tiên của chúng tôi, thế hệ 1015 (như trong hình bên dưới) đã được hoàn thành trong vòng một năm. Tháng 1 năm 1968 chúng tôi đã cung cấp hệ thống (thử nghiệm) đầu tiên cho Trường Đại học Y Stanford, Khoa Di truyền, ở đó Bert Halpern và Walt Reynolds chịu trách nhiệm vận hành hệ thống. Thế hệ 1015 có thang khối từ 1 đến 750 Da với độ phân giải đơn vị trên toàn thang, tốc độ quét 50 ms cho toàn thang khối và độ nhạy là 1μg ở chế độ quét toàn thang (sử dụng methyl stearate và cholesterol làm chất chuẩn). Thiết bị sử dụng một bộ phận tách kiểu đầu phun bằng thủy tinh một cấp để tiếp giáp sắc ký khí với phần khối phổ, thiết kế mà được chuyển đến chúng tôi bởi Einer Stenhagen từ trường ĐH Göteborg, Thụy Điển. Chúng tôi đã mất gần hai năm để hoàn thiện kiểu tiếp giáp này để có thể đạt được hiệu quả mong muốn đối với các mẫu thực.
Chúng tôi cũng đã cung cấp hai hệ thống thử nghiệm khác để kiểm tra và đánh giá vào đầu năm 1968. Một cái cho Amy ở trường ĐH Purdue và cái còn lại cho Djerassi ở trường ĐH Stanford. Nhiều cải tiến đã được thực hiện trên các thiết bị GC/MS thế hệ 1015 dựa trên các đánh giá của các mẫu thử nghiệm này.
Từ lúc bắt đầu chương trình phát triển GC/MS của chúng tôi, tôi đã nhận thức rằng thành công lớn nhất của chúng tôi phụ thuộc vào việc máy tính hóa thành công hệ thống GC/MS tứ cực, để cho một số lượng khổng lồ dữ liệu được tạo ra, thậm chí trong một lần phân tích ngắn của GC/MS, có thể được xử lý. Hồi đó, sự tin chắc của tôi là dựa trên quan sát đối với việc máy tính hóa thành công thế hệ 1015 đầu tiên bởi nhóm trường Y Stanford. Việc máy tính hóa giúp họ giải quyết các vấn đề về giải trình tự péptít phức tạp. Họ đã sử dụng cả hai, máy tính chuyên dụng, sử dụng máy tính LINC-8 (tiền thân của PDP-8), và máy tính dùng chung với hệ thống gọi là ACME, mà bao gồm IBM thế hệ 360 và 1800 kết hợp với nhau. Nó đã trở nên rõ ràng đối với chúng tôi rằng tiếp cận hệ thống dữ liệu chuyên dụng là phù hợp hơn, cả về mặt thời gian hoạt động và giá thành, cho một hệ thống GC/MS thương mại.
Trong năm 1968, chúng tôi đã nhận một đơn đặt hàng từ Evan Horning ở trường Y Baylor cho một hệ thống GC/MS được máy tính hóa (GC/MS/DS) để giao hàng trong vòng một năm. Chúng tôi đã không thực sự chắc chắn rằng chúng tôi sẽ thực hiện như thế nào cam kết của mình đối với Baylor, nhưng ngay sau khi nhận được đơn đặt hàng, E. V. W. Zschau, một giáo sư ở trường Kinh doanh Stanford, đã tiếp xúc với tôi để trình bày các ý tưởng sản phẩm của một công ty mà anh ta vừa mới thành lập. Tôi đề xuất rằng họ sẽ phát triển một hệ thống dữ liệu cho các thiết bị GC/MS của chúng tôi, và chúng tôi sẽ độc quyền cung cấp ra thị trường sản phẩm của họ. Zschau và các cộng sự của anh ta đã hình thành một công ty – System Industries, Inc., – để phát triển hệ thống này trong nhà máy của chúng tôi giữa năm 1968. Sản phẩm của họ, System 150, là thành công đầu tiên của công ty phụ trợ máy tính này, có trụ sở tại Milpitas, California. Zschau sau đó đã trở thành một đại biểu quốc hội Mỹ ở Thung lũng Silicon.
Thiết bị GC/MS/DS thương mại đầu tiên, Model 1015/System 150 có ảnh như hình bên dưới, đã được giới thiệu ở triển lãm mùa thu ACS tại thành phố New York năm1969 và sau đó được cung cấp cho nhóm của Horning ở trường Y Baylor. Khoảng thời gian đó HP đã giới thiệu hệ thống GC/MS tứ cực của họ (dodecapole) dựa trên kết quả nỗ lực kỹ thuật của Bob Board và các đồng nghiệp của anh ta. Ban đầu, chúng tôi cũng lo lắng về việc có một tối thủ cạnh tranh mạnh như HP. Nhưng hóa ra, họ không chỉ kiểm chứng các kỹ thuật của QMS, mà còn đảm bảo rằng tất cả các đối thủ thành công cần phải đạt được các tiêu chuẩn cao về chất lượng và hiệu quả mà khách hàng muốn mong đợi từ HP. Điều này có lợi cho khách hàng và các đối thủ cũng như giúp mở rộng thị trường.
Với việc giới thiệu Model 1015/System 150, chúng tôi tin rằng GC/MS bây giờ đã sẵn sàng để cất cánh. Tuy nhiên, trong vòng 18 tháng sau khi giới thiệu, chúng tôi chỉ bán được một hệ thống – một sự thất vọng rất lớn. Đa số những người sử dụng tiềm năng của GC/MS/DS (hoặc các ông chủ của họ) muốn chúng tôi nối nó vào những hệ thống máy tính dùng chung đã có sẵn của họ (đa số là IBM 360). Nó không khả thi về về mặt kinh tế đối với chúng tôi để xem xét việc này. Hơn nữa, chúng tôi cho rằng việc tiếp cận một hệ thống xử lý dữ liệu chuyên dụng là phù hợp hơn đối với GC/MS, vì thế chúng tôi đã cố gắng để thuyết phục các khách hàng tiền năng đi theo hướng đó. Đây là thời kỳ khó khăn nhất trong lịch sử của Công ty Finnigan (1969-70). Kinh tế Mỹ suy giảm; chúng tôi đã không nhận được đơn đặt hàng và nhanh chóng hết tiền. Năm 1970, chúng tôi đã lần đầu tiên phải cắt giảm người để bớt chi phí, và chúng tôi đã tìm kiếm vô vọng các đối tác để hợp tác.
…. (Còn tiếp)
Link phần 1: https://iets.vn/2024/03/15/mot-vai-gioi-thieu-ve-lich-su-thiet-bi-pho-khoi-tu-cuc-phan-1/
Link phần 3: https://iets.vn/2024/05/22/mot-vai-gioi-thieu-ve-lich-su-thiet-bi-pho-khoi-tu-cuc-phan-cuoi/