弗朗西斯·阿斯顿
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弗朗西斯·威廉·阿斯顿(英語:Francis William Aston,1877年9月1日—1945年11月20日)FRS,英国化学家、物理学家,英国皇家学会院士,俄罗斯科学院荣誉院士。由于“借助自己发明的质谱仪发现了大量非放射性元素的同位素,以及阐明了整数法则”,他被授予1922年诺贝尔化学奖。[1]
生平
弗朗西斯·威廉·阿斯顿![]() Francis William Aston | |
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出生 | 1877年9月1日![]() |
逝世 | 1945年11月20日(1945歲—11—20)(68歲)![]() |
居住地 | ![]() |
国籍 | ![]() |
母校 | 伯明翰大学 剑桥大学 |
知名于 | 质谱 整数法则 |
奖项 | ![]() |
科学生涯 | |
研究领域 | 化学、物理 |
机构 | 剑桥大学 |
学术指导者 | J·J·汤姆孙![]() 约翰·亨利·坡印廷 |
弗朗西斯·阿斯顿1877年9月1日出生于英国伯明翰。1894年,他在梅森学院(后并入伯明翰大学)开始大学生活,师从约翰·亨利·波因廷学习物理,师从弗兰克兰和威廉·蒂尔登学习化学。1896年起,他还在父亲家中的私人实验室里进行有机化学研究。1898年,他获得福斯特奖学金赞助,成为弗兰克兰的学生,主要研究酒石酸化合物的光学性质。1900年起,他在伯明翰的酿酒学校研究发酵学,并被W·巴特勒酿酒厂雇佣,直到1903年返回伯明翰大学担任波因廷的助理研究员。[2]
1909年,阿斯顿成为伯明翰大学讲师。一年后,受J·J·汤姆孙的邀请,转投剑桥大学卡文迪许实验室。第一次世界大战爆发后,他的研究被迫中断,期间被征募为皇家空军服务。战争结束后,他重新回到卡文迪许实验室。[2]
1920年,阿斯顿成为剑桥大学三一学院院士,此后一直在剑桥居住。[3]1921年,阿斯顿当选皇家学会院士,次年获得诺贝尔化学奖以及皇家学会的休斯奖章。[2]
研究贡献
1903年,阿斯顿在伯明翰大学研究放电管中的克鲁克斯暗区,很快便发现了“阿斯顿暗区现象”。[2][4][5][6]
阿斯顿加盟卡文迪许实验室时,汤姆孙已经在阴极射线的研究中取得重大成果,转而研究欧根·戈尔德施泰因发现的阳极射线。汤姆孙和阿斯顿使用威廉·维恩发明的方法,通过磁场使阳极射线的粒子发生偏转,并通过电场使具有不同电荷和质量的离子分隔开。这些实验的成果便是首个扇形磁场质谱计的诞生:使离子沿抛物线飞行,将其轨迹记录到底片上,从而测定其精确质量。
在卡文迪许实验室初期,阿斯顿已经通过实验证明了氖的两种同位素的存在。后来由于一战,他的研究中断了5年。1919年,他重回实验室,继续对氖的同位素进行研究。很快,他成功研制了第一台质谱仪,并相继制出性能更高的第二和第三部。借助这些具备电磁聚焦性能的质谱仪,他鉴别出至少212种天然同位素。[2]通过对大量同位素的研究,他阐述了“整数法则”,即:除了氢以外的所有元素,其原子质量都是氢原子质量的整数倍。并且,通过质谱分析,他解释了造成实际值与上述法则偏差的原因是同位素的存在。[3][7][8][9]
阿斯顿一生发生许多论文,1922年出版专著Isotopes(《同位素》),1933年重印时更名为Mass-spectra- and Isotopes(《质谱与同位素》)。[3]月球上有以其名字命名的“阿斯顿环形山”。
个人生活
阿斯顿热爱运动,定期到瑞士、挪威等地参加越野滑雪、滑雪等冬季项目。年轻时,他花了相当多业余时间投入到自行车运动中。[3]他还参与游泳、高尔夫(尤其是在剑桥与卢瑟福等同事一起[10])、网球等运动,并且在英格兰、威尔士和爱尔兰举行的一些公开赛中获奖。1909年,他到檀香山学习冲浪。出身于音乐世家的他,能够弹奏钢琴、小提琴和大提琴,时常在剑桥演出。[3]另外,他还热衷于在世界各地旅行。[11][12]
相关条目
参考文献
- The Nobel Prize in Chemistry 1922. 诺贝尔基金会. [2008年12月21日]. (原始内容存档于2013年6月22日) (英语).
- Cambridge Physicists - Francis William Aston. 剑桥大学物理系. [2008年12月21日]. (原始内容存档于2007年7月21日) (英语).
- (英文)F. W. Aston. Experiments on the Length of the Cathode Dark Space with Varying Current Densities and Pressures in Different Gases. Proceedings of the Royal Society of London. Series A (London: The Royal Society). Apr 24, 1907, 79 (528): 80–95.
- (英文)F. W. Aston. Experiments on a New Cathode Dark Space in Helium and Hydrogen. Proceedings of the Royal Society of London. Series A (London: The Royal Society). Dec 9, 1907, 80 (535): 45–49.
- (英文)F. W. Aston. The Distribution of Electric Force in the Crookes Dark Space. Proceedings of the Royal Society of London. Series A (London: The Royal Society). Jan 26, 1911, 84 (573): 526–535.
- (英文)F. W. Aston. The constitution of atmospheric neon. Philosophical Magazine. 1920, 39 (6): 449–455.
- (英文)F. W. Aston. A new mass-spectrograph and the whole number rule. Proc Roy Soc London (Series A) (London: The Royal Society). 1927, 115: 487–514.
- (英文)Herbert Budzikiewicz and Ronald D. Grigsby. Mass spectrometry and isotopes: A century of research and discussion. Mass Spectrometry Reviews (New York: John Wiley & Sons). 30 Aug 2005, 25 (1): 146–157. ISSN 0277-7037. OCLC 7626296. doi:10.1002/mas.20061.[永久失效連結]
- (英文)Kevin M. Downard. Cavendish's crocodile and dark horse: The lives of Rutherford and Aston in parallel. Mass Spectrometry Reviews (New York: John Wiley & Sons). 1 Jun 2007, 26 (5): 713–723. ISSN 0277-7037. OCLC 7626296. doi:10.1002/mas.20145.[永久失效連結]
- (英文)G. Hevesy. Francis William Aston. 1877-1945. Obituary Notices of Fellows of the Royal Society (The Royal Society). May 1948, 5 (16): 634–650.
- (英文)Kevin M. Downard. Historical Account: Francis William Aston: the man behind the mass spectrograph. European Journal of Mass Spectrometry (IM Publications). 2007, 13 (3): 177–190. ISSN 1356-1049. doi:10.1255/ejms.878. (原始内容存档于2008年10月29日).
外部链接
- (英文)诺贝尔基金会网站上的弗朗西斯·阿斯顿传记 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)剑桥大学物理系网站上的弗朗西斯·阿斯顿传记