stringtranslate.com

Фрэнсис Уильям Астон

Фрэнсис Уильям Астон FRS [2] (1 сентября 1877 – 20 ноября 1945) был британским химиком и физиком , получившим Нобелевскую премию по химии 1922 года за открытие с помощью масс-спектрографа изотопов многих нерадиоактивных элементов и за провозглашение правила целого числа . [3] [4] Он был членом Королевского общества [2] и членом Тринити-колледжа в Кембридже . [5]

биография

Ранний период жизни

Мейсон-колледж до его включения в состав Бирмингемского университета; это здание было разрушено в 1964 году.

Фрэнсис Астон родился в Харборне , ныне части Бирмингема, 1 сентября 1877 года. [6] [7] Он был третьим ребенком и вторым сыном Уильяма Астона и Фанни Шарлотты Холлис. Он получил образование в школе священника Харборна, а затем в колледже Малверн в Вустершире, где он был пансионером. В 1893 году Фрэнсис Уильям Астон начал обучение в Мейсон-колледже (который тогда был внешним колледжем Лондонского университета), где ему преподавал физику Джон Генри Пойнтинг и химию Франкленд и Тилден . С 1896 года он проводил дополнительные исследования по органической химии в частной лаборатории в доме своего отца. В 1898 году он начал учиться во Франкленде, финансируемом стипендией Форстера; его работа касалась оптических свойств соединений винной кислоты . Он начал заниматься химией ферментации в школе пивоварения в Бирмингеме и в 1900 году поступил на работу в пивоварню W. Butler & Co. Этот период работы закончился в 1903 году, когда он вернулся в Бирмингемский университет под руководством Пойнтинга в качестве младшего сотрудника.

Исследовать

Получив стипендию Бирмингемского университета , он продолжил исследования в области физики после открытия рентгеновских лучей и радиоактивности в середине 1890-х годов. Астон изучал ток через газонаполненную трубку . Исследования, проведенные с помощью самодельных газоразрядных трубок, привели его к исследованию объема темного пространства Астона . [8] [9] [10]

После смерти отца и кругосветного путешествия в 1908 году он был назначен преподавателем в Бирмингемском университете в 1909 году, но в 1910 году перешёл в Кавендишскую лабораторию в Кембридже по приглашению Дж . Дж. Томсона .

Бирмингемский университет присвоил ему степень бакалавра прикладных/чистых наук в 1910 году и степень доктора прикладных/чистых наук в 1914 году .

Джозеф Джон Томсон раскрыл природу катодного луча , а затем открыл электрон, и теперь он проводил исследования положительно заряженного « Канальстралена », открытого Ойгеном Гольдштейном в 1886 году. Был открыт метод отклонения частиц в «Каналстралене» магнитными полями. Вильгельм Вен в 1908 году; объединение магнитного и электрического полей позволило разделить разные ионы по соотношению заряда и массы. Ионы с определенным соотношением заряда и массы оставят характерный параболический след на фотографической пластинке, впервые демонстрируя, что атомы одного элемента могут иметь разную массу. Результатом этих экспериментов стал первый секторный масс-спектрометр поля. [12]

Реплика третьего масс-спектрометра Астона.

Именно размышления об изотопии непосредственно привели к созданию масс-спектрометра, способного разделять изотопы химических элементов. Первоначально Астон работал над идентификацией изотопов элемента неона , а затем хлора и ртути. Первая мировая война остановила и отложила его исследования по экспериментальному доказательству существования изотопов с помощью масс-спектроскопии, и во время войны Астон работал в Королевском авиационном заводе в Фарнборо техническим помощником, работая над авиационными покрытиями. [ нужна цитата ]

После войны он вернулся к исследованиям в Кавендишской лаборатории в Кембридже и завершил создание своего первого масс-спектрографа , о котором он сообщил в 1919 году. [13] Последующие усовершенствования прибора привели к разработке второго и третьего приборов с улучшенным массовым разрешением. точность мощности и массы. Эти инструменты, использующие электромагнитную фокусировку, позволили ему идентифицировать 212 встречающихся в природе изотопов. В 1921 году Астон стал членом Международного комитета по атомным весам [14] и членом Королевского общества [2] и в следующем году получил Нобелевскую премию по химии . [15]

Его работа над изотопами также привела к формулировке правила целых чисел , которое гласит, что «масса изотопа кислорода определяется [как 16], массы всех остальных изотопов почти равны целым числам», правило, которое использовалось активно занимается развитием атомной энергетики . Была измерена точная масса многих изотопов, в результате чего выяснилось, что масса водорода на 1% выше, чем ожидалось по средней массе других элементов. Астон размышлял о субатомной энергии и ее использовании в 1936 году.

«Изотопы» [16] и «Масс-спектры и изотопы» [17] — его самые известные книги.

Частная жизнь и смерть

В личной жизни он был спортсменом, катался на беговых лыжах и коньках зимой, во время своих регулярных визитов в Швейцарию и Норвегию ; лишенный этих зимних видов спорта во время Первой мировой войны, он начал заниматься скалолазанием. В возрасте от 20 до 25 лет он проводил большую часть своего свободного времени на велосипеде. С изобретением моторизованных транспортных средств он сконструировал собственный двигатель внутреннего сгорания в 1902 году и принял участие в автогонках Гордона Беннета в Ирландии в 1903 году. Не довольствуясь этими видами спорта, он также занимался плаванием и гольфом, особенно с Резерфордом и другими коллегами в Кембридже. , [18] теннис, выиграв несколько призов на открытых турнирах в Англии, Уэльсе и Ирландии, а также обучаясь серфингу в Гонолулу в 1909 году. Выходец из музыкальной семьи, он был способен играть на фортепиано, скрипке и виолончели на таком уровне, что регулярно играл на концертах в Кембридже. Он посетил множество мест по всему миру в обширных туристических поездках, начиная с 1908 года с поездки в Австралию и Новую Зеландию , которые он снова посетил в 1938–1939 годах. [2] [19]

Астон был опытным фотографом и интересовался астрономией . Он присоединился к нескольким экспедициям по изучению солнечных затмений в Бенкобене в 1925 году, на Суматре в 1932 году, в Магоге в Канаде 31 августа 1932 года и в Камишари Хоккайдо, Япония , 19 июня 1936 года. Он также планировал посетить экспедиции в Южную Африку в 1940 году и в Бразилию в 1945 году. жизнь. Он никогда не был женат.

Астон умер в Кембридже 20 ноября 1945 года в возрасте 68 лет .

Наследие

В его честь назван лунный кратер Астон .

Британское общество масс-спектрометрии вручает в его честь медаль Астона .

Рекомендации

  1. ^ abc "Фрэнсис В. Астон - Биографический". NobelPrize.org . Нобелевский фонд . Проверено 5 октября 2017 г.
  2. ^ abcd Хевеши, Г. (1948). «Фрэнсис Уильям Астон. 1877–1945». Некрологи членов Королевского общества . 5 (16): 634–650. дои : 10.1098/rsbm.1948.0002. JSTOR  768761. S2CID  191531223.
  3. ^ «Нобелевская премия по химии 1922 года». Нобелевский фонд . Проверено 14 апреля 2008 г.
  4. ^ Сквайрс, Гордон (1998). «Фрэнсис Астон и масс-спектрограф». Далтон Транзакции (23): 3893–3900. дои : 10.1039/a804629h.
  5. ^ ab "Умер доктор Ф. В. Астон. Лауреат Нобелевской премии по химии в 1922 году. Известен своей работой с изотопами. Во время поездки по этой стране 23 года назад он предвидел высвобождение новой энергии. Разработал изотопы. Возглавил комитет по атому. Читал лекции в этой стране». Нью-Йорк Таймс . 22 ноября 1945 года . Проверено 6 августа 2010 г. Сегодня было объявлено о смерти доктора Фрэнсиса Уильяма Астона, члена Королевского общества и члена Тринити-колледжа в Кембридже. Ему было 68 лет.
  6. ^ Табличка № 1616 на открытых табличках.
  7. ^ Кевин М. Даунард (2015). «Фрэнсис Уильям Астон». Энциклопедия масс-спектрометрии . Том. 9Б. стр. 6–8. дои : 10.1016/B978-0-08-100379-4.00048-4. ISBN 9780081003794.
  8. ^ Фрэнсис Уильям Астон (1907). «Эксперименты по новому катодному темному пространству в гелии и водороде». Труды Королевского общества А. 80 (535): 45–49. Бибкод : 1907RSPSA..80...45A. дои : 10.1098/rspa.1907.0072 . JSTOR  92589.
  9. ^ Фрэнсис Уильям Астон (1907). «Эксперименты по длине катодного темного пространства при различных плотностях тока и давлениях в разных газах». Труды Королевского общества А. 79 (528): 80–95. Бибкод : 1907RSPSA..79...80A. дои : 10.1098/rspa.1907.0016. JSTOR  92573. S2CID  93793736.
  10. ^ Фрэнсис Уильям Астон (1911). «Распределение электрической силы в темном пространстве Крукса». Труды Королевского общества А. 84 (573): 526–535. Бибкод : 1911RSPSA..84..526A. дои : 10.1098/rspa.1911.0005 . hdl : 2433/256511 . JSTOR  93257.
  11. ^ «Университет Бирмингема - лауреаты Нобелевской премии» . Архивировано из оригинала 3 марта 2012 года . Проверено 28 сентября 2014 г.
  12. ^ Джонс, Марк. «Газовая хроматография-масс-спектрометрия». Американское химическое общество . Проверено 19 ноября 2019 г.
  13. ^ Доктор наук, FW Aston MA (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. ^ ФВ Астон; и другие. (1923). «Отчет Международного комитета по химическим элементам: 1923 г.». Варенье. хим. Соц. 45 (4): 867–874. дои : 10.1021/ja01657a001.
  15. ^ «Нобелевская премия по химии 1922 года». Нобелевская премия . Проверено 22 октября 2023 г. Нобелевская премия по химии 1922 года была присуждена Фрэнсису Уильяму Астону «за открытие с помощью масс-спектрографа изотопов большого числа нерадиоактивных элементов и за формулировку правила целых чисел».
  16. ^ Астон, Фрэнсис Уильям (1922). Изотопы. Лондон: Э. Арнольд. п. 152.
  17. ^ Астон, Фрэнсис Уильям (1933). Масс-спектры и изотопы. Лондон: Эдвард Арнольд.
  18. ^ К. М. Даунард (2007). «Крокодил и Темная лошадка Кавендиша - жизни Резерфорда и Астона параллельно». Обзоры масс-спектрометрии . 26 (5): 713–723. Бибкод : 2007MSRv...26..713D. дои : 10.1002/mas.20145. ПМИД  17546675.
  19. ^ 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.

Внешние ссылки