Фрэнсис Уильям Астон - Francis William Aston

Фрэнсис Уильям Астон
Фрэнсис Уильям Астон.jpg
Родившийся(1877-09-01)1 сентября 1877 г.
Харборн, Бирмингем, Англия, Соединенное Королевство Великобритании и Ирландии
Умер20 ноября 1945 г.(1945-11-20) (68 лет)
Кембридж, Англия, Соединенное Королевство
Национальностьанглийский
ГражданствоБританский
Альма-матерМейсон Колледж (как выпущено Лондонский университет )
Тринити-колледж, Кембридж
ИзвестенМасс-спектрограф
Правило целых чисел
Астон Темный космос[1]
НаградыМедаль Маккензи Дэвидсона (1920)
Нобелевская премия по химии (1922)
Медаль Хьюза (1922)
Медаль Джона Скотта (1923)
Патерно Медаль (1923)
Королевская медаль (1938)
Медаль Дадделла и приз (1944)
Научная карьера
ПоляХимия, физика
УчрежденияТринити-колледж, Кембридж
ДокторантПерси Ф. Франкленд[нужна цитата ]
Другие научные консультантыДж. Дж. Томсон
Джон Генри Пойнтинг[1]
Уильям А. Тилден[1]

Фрэнсис Уильям Астон ФРС[2] (1 сентября 1877 - 20 ноября 1945) был англичанином химик и физик кто выиграл 1922 год Нобелевская премия по химии за его открытие, посредством его масс-спектрограф, изотопов во многих нерадиоактивных элементах и ​​за его высказывание правило целых чисел.[3][4] Он был членом Королевское общество[2] и сотрудник Тринити-колледж, Кембридж.[5]

Ранние годы

Мейсон Колледж, до его включения в Бирмингемский университет; это здание было разрушено в 1964 году.

Фрэнсис Астон родился в Харборн, ныне часть Бирмингема, 1 сентября 1877 года.[6][7] Он был третьим ребенком и вторым сыном Уильяма Астона и Фанни Шарлотты Холлис. Он получил образование в Harborne Vicarage School, а затем Мейсон Колледж в Вустершире, где он был пансионером. В 1893 году Фрэнсис Уильям Астон поступил в университет в Мейсон Колледж (который тогда был внешним колледжем Лондонского университета), где он преподавал физику Джон Генри Пойнтинг и химия Франкленд и Tilden. С 1896 г. он проводил дополнительные исследования органическая химия в частной лаборатории в доме отца. В 1898 году он начал учиться во Франкленде на стипендию Форстера; его работа касалась оптических свойств Винная кислота соединения. Он начал работать над химия ферментации учился в пивоваренной школе в Бирмингеме и работал в пивоварне W. Butler & Co. в 1900 году. Этот период работы закончился в 1903 году, когда он вернулся в Бирмингемский университет под руководством Пойнтинга в качестве младшего специалиста.

Исследование

Со стипендией от Бирмингемский университет, он продолжил исследования в области физики после открытия Рентгеновские лучи и радиоактивность в середине 1890-х гг. Aston изучил ток через газонаполненная трубка. Исследования, проведенные с использованием самодельных газоразрядных трубок, привели его к исследованию объема Астон темное пространство.[8][9][10]

После смерти отца и кругосветного путешествия в 1908 году он был назначен лектором Бирмингемского университета в 1909 году, но переехал в университет. Кавендишская лаборатория в Кембридж по приглашению Дж. Дж. Томсон в 1910 г.

Бирмингемский университет присвоил ему степень бакалавра прикладных / чистых наук в 1910 году.[нужна цитата ] и степень доктора прикладных / чистых наук в 1914 году.[11]

Джозеф Джон Томсон раскрыл природу электронно-лучевая а затем открыл электрон, и теперь он проводил исследования положительно заряженного "Kanalstrahlen "обнаружен Юджин Гольдштейн в 1886 году. Метод отклонения частиц в "Каналстрахлен" магнитными полями был открыт Вильгельм Вена в 1908 г .; сочетание магнитного и электрического полей позволило разделить разные ионы по их соотношению заряда и массы. Ионы с определенным соотношением заряд / масса оставят характерный параболический след на фотографической пластинке, впервые демонстрируя, что атомы одного элемента могут иметь разные массы. Поле первого сектора масс-спектрометр был результатом этих экспериментов.[12]

Реплика третьего масс-спектрометра Aston

Именно предположения об изотопии непосредственно привели к созданию масс-спектрометра, способного разделять изотопы химических элементов. Первоначально Aston работал над идентификацией изотопы в элементе неон а затем хлор и ртуть. Первая мировая война остановил и отложил его исследования по предоставлению экспериментального доказательства существования изотопов с помощью масс-спектроскопии, а во время войны Астон работал в Royal Aircraft Establishment в Фарнборо в качестве технического ассистента, работающего над авиационными покрытиями.

После войны он вернулся к исследованиям в Кавендишская лаборатория в Кембридже и завершил строительство своего первого масс-спектрограф о котором он сообщил в 1919 году.[13] Последующие усовершенствования прибора привели к разработке второго и третьего прибора с улучшенной разрешающей способностью и точностью определения массы. Эти инструменты, использующие электромагнитную фокусировку, позволили ему идентифицировать 212 изотопов природного происхождения. В 1921 году Астон стал членом Международный комитет по атомным весам[14] и член Королевское общество[2] и получил Нобелевская премия по химии в следующем году.

Его работа над изотопами также привела к его формулировке правило целых чисел который гласит, что «масса изотопа кислорода определяется [как 16], все другие изотопы имеют массы, которые очень близки к целым числам», правило, которое широко использовалось при разработке ядерная энергия. Была измерена точная масса многих изотопов, что привело к тому, что водород имеет массу на 1% больше, чем ожидалось, исходя из средней массы других элементов. Астон размышлял о субатомной энергии и ее использовании в 1936 году.

Изотопы[15] и Масс-спектры и изотопы[16] его самые известные книги.

Частная жизнь

Внешнее видео
PSM V78 D528 Лаборатория Кавендиша вход.png
значок видео Майкл А. Грейсон, Открытие изотопов элементов (Часть II: Фрэнсис Уильям Астон), Профили в химии, Фонд химического наследия

В личной жизни он был спортсменом, беговые лыжи и катание на коньках зимой, во время его регулярных посещений Швейцария и Норвегия; лишены этих зимних видов спорта во время Первая мировая война он начал лазить. В возрасте от 20 до 25 лет он проводил большую часть своего свободного времени, катаясь на велосипеде. С изобретением моторизованные автомобили он построил двигатель внутреннего сгорания самостоятельно в 1902 году и участвовал в Автогонки Гордона Беннета в Ирландии в 1903 году. Не довольствуясь этими видами спорта, он также занимался плаванием, гольфом, особенно Резерфорд и другие коллеги в Кембридже,[17] теннис, выиграв несколько призов на открытых турнирах в Англии Уэльс и Ирландия и обучение серфингу в Гонолулу в 1909 году. Родом из музыкальной семьи, он был способен играть на фортепиано, скрипке и виолончели на таком уровне, что регулярно играл на концертах в Кембридже. Он посетил многие места по всему миру в обширных туристических турах, начиная с 1908 года с поездки в Австралию и Новая Зеландия который он посетил снова в 1938–1939 гг.[2][18]

Астон был опытным фотографом и интересовался астрономия. Он присоединился к нескольким экспедициям по изучению солнечных затмений в Бенкёбене в 1925 году. Суматра в 1932 году, Магог в Канаде 31 августа 1932 года и Камишари Хоккайдо, Япония 19 июня 1936 г. Он также планировал принять участие в экспедициях в Южную Африку в 1940 г. и Бразилия в 1945 году в более поздней жизни. Он никогда не был женат.

Смерть

Астон умер в Кембридже 20 ноября 1945 года. Ему было 68 лет.[5]

Наследие

В лунный кратер Астон был назван в его честь.

Британское масс-спектрометрическое общество награждает Астон Медаль в его честь.

Рекомендации

  1. ^ а б c "Фрэнсис У. Астон - Биографический". NobelPrize.org. Нобелевский фонд. Получено 5 октября 2017.
  2. ^ а б c d Хевеши, Г. (1948). «Фрэнсис Уильям Астон. 1877–1945». Уведомления о некрологе членов Королевского общества. 5 (16): 634–650. Дои:10.1098 / rsbm.1948.0002. JSTOR  768761. S2CID  191531223.
  3. ^ "Нобелевская премия по химии 1922 г.". Нобелевский фонд. Получено 14 апреля 2008.
  4. ^ Сквайрс, Гордон (1998). «Фрэнсис Астон и масс-спектрограф». Dalton Transactions. 0 (23): 3893–3900. Дои:10.1039 / a804629h.
  5. ^ а б Умирает доктор Ф. У. Астон. Лауреат Нобелевской премии по химии в 1922 году. Известен своей работой с изотопами. 23 года назад, путешествуя по этой стране, он предвидел высвобождение новой энергии. Разработанные изотопы. Возглавлял комитет по атомам. Читал лекции в Эта страна". Нью-Йорк Таймс. 22 ноября 1945 г.. Получено 6 августа 2010. Сегодня было объявлено о смерти доктора Фрэнсиса Уильяма Астона, члена Королевского общества и научного сотрудника Тринити-колледжа в Кембридже. Ему было 68 лет.
  6. ^ Мемориальная доска №1616 г. Открытые таблички
  7. ^ Кевин М. Даунард (2015). «Фрэнсис Уильям Астон». Энциклопедия масс-спектрометрии. 9B. С. 6–8. Дои:10.1016 / B978-0-08-100379-4.00048-4. ISBN  9780081003794.
  8. ^ Фрэнсис Уильям Астон (1907). «Эксперименты на новом катодном темном пространстве в гелии и водороде». Труды Королевского общества А. 80 (535): 45–49. Bibcode:1907RSPSA..80 ... 45А. Дои:10.1098 / rspa.1907.0072. JSTOR  92589.
  9. ^ Фрэнсис Уильям Астон (1907). «Эксперименты по изучению длины темного пространства катода при различных плотностях тока и давлениях в разных газах». Труды Королевского общества А. 79 (528): 80–95. Bibcode:1907RSPSA..79 ... 80А. Дои:10.1098 / RSPA.1907.0016. JSTOR  92573.
  10. ^ Фрэнсис Уильям Астон (1911). "Распределение электрической силы в темном пространстве Крукса". Труды Королевского общества А. 84 (573): 526–535. Bibcode:1911RSPSA..84..526A. Дои:10.1098 / RSPA.1911.0005. JSTOR  93257.
  11. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 27 февраля 2012 г.. Получено 28 сентября 2014.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  12. ^ Джонс, Марк. «Газовая хроматография-масс-спектрометрия». Американское химическое общество. Получено 19 ноября 2019.
  13. ^ Доктор наук, Ф. В. Астон М. А. (1 декабря 1919 г.). "LXXIV. Спектрограф положительных лучей". Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал. 38 (228): 707–714. Дои:10.1080/14786441208636004. ISSN  1941-5982.
  14. ^ F.W. Aston; и другие. (1923). «Отчет Международного комитета по химическим элементам: 1923 год». Варенье. Chem. Soc. 45 (4): 867–874. Дои:10.1021 / ja01657a001.
  15. ^ Астон, Фрэнсис Уильям (1922). Изотопы. Лондон: Э. Арнольд. п.152.
  16. ^ Астон, Фрэнсис Уильям (1933). Масс-спектры и изотопы. Лондон: Эдвард Арнольд.
  17. ^ К.М. Даунард (2007). "Крокодил Кавендиша и Темная Лошадь - Параллельная жизнь Резерфорда и Астона". Обзоры масс-спектрометрии. 26 (5): 713–723. Bibcode:2007MSRv ... 26..713D. Дои:10.1002 / mas.20145. PMID  17546675.
  18. ^ К.М. Даунард (2007). «Фрэнсис Уильям Астон - человек, стоящий за масс-спектрографом». Европейский журнал масс-спектрометрии. 13 (3): 177–190. Дои:10.1255 / ejms.878. PMID  17881785. S2CID  25747367.

внешняя ссылка