弗朗西斯·阿斯顿

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弗朗西斯·威廉·阿斯顿
Francis William Aston
出生 1877年9月1日
英国伯明翰
逝世 1945年11月20日
英国剑桥
居住地 英国剑桥
国籍 英国
研究領域 化学物理
任职於 剑桥大学
母校 伯明翰大学
剑桥大学
博士導師 J·J·汤姆孙Nobel prize medal.svg
著名成就 质谱
整数法则
獲獎 Nobel prize medal.svg 诺贝尔化学奖(1922年)

弗朗西斯·威廉·阿斯顿Francis William Aston,1877年9月1日-1945年11月20日),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[编辑]

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]

1945年11月20日,阿斯顿在英国剑桥逝世。[2]

研究贡献[编辑]

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质量离子分隔开。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[编辑]

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[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ The Nobel Prize in Chemistry 1922. 诺贝尔基金会. [2008年12月21日] (英文). 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Biography. 诺贝尔基金会. [2008年12月21日] (英文). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Cambridge Physicists - Francis William Aston. 剑桥大学物理系. [2008年12月21日] (英文). 
  4. ^ (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. 
  5. ^ (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. 
  6. ^ (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. 
  7. ^ (英文)F. W. Aston. The constitution of atmospheric neon. Philosophical Magazine. 1920, 39 (6): 449–455. 
  8. ^ (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. 
  9. ^ (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. doi:10.1002/mas.20061. ISSN 0277-7037. OCLC 7626296. 
  10. ^ (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. doi:10.1002/mas.20145. ISSN 0277-7037. OCLC 7626296. 
  11. ^ (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. 
  12. ^ (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. doi:10.1255/ejms.878. ISSN 1356-1049. 

外部链接[编辑]