Фрэнсис Уильям Астон

Фрэнсис Уильям Астон ФРС
Астон в 1922 году
Рожденный	( 1877-09-01 ) 1 сентября 1877 г. Харборн , Бирмингем, Англия
Умер	20 ноября 1945 г. ( 1945-11-20 ) (68 лет) Кембридж , Англия
Национальность	Английский
Гражданство	Британский
Альма-матер	Мейсон-Колледж (выданный Лондонским университетом ) Тринити-колледж, Кембридж
Известный	Масс-спектрограф Правило целого числа Астон Дарк Спейс
Награды	Медаль Маккензи Дэвидсона (1920) Нобелевская премия по химии (1922 г.) Медаль Хьюза (1922) Медаль Джона Скотта (1923) Медаль Патерно (1923 г.) Королевская медаль (1938 г.) Медаль и премия Дадделла (1944 г.)
Научная карьера
Поля	Химия , физика
Учреждения	Тринити-колледж, Кембридж
Докторантура	Перси Ф. Франкленд
Другие научные консультанты	Джей Джей Томсон Джон Генри Пойнтинг Уильям А. Тилден

Фрэнсис Уильям Астон, ФРС (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 определение целого числа. правило . Он был членом Королевского общества и член Тринити-колледжа в Кембридже .

Биография

Ранняя жизнь

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. 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 учебу 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.

Исследования

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 .

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

В 1910 году Бирмингемский университет присвоил ему степень бакалавра прикладных/чистых наук. 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/массы оставят характерный параболический след на фотографической пластинке, впервые продемонстрировав, что атомы одного элемента могут иметь разную массу. первый секторный масс-спектрометр поля. Результатом этих экспериментов стал

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.

В 1912 году Астон обнаружил, что неон разделяется на два участка, примерно соответствующих атомным массам 20 и 22. Он назвал массу 22 «мета-неоном», имя, которое он взял из оккультной химии .

Первая мировая война остановила и отложила его исследования по предоставлению экспериментальных доказательств существования изотопов с помощью масс-спектроскопии, и во время войны Астон работал в Королевском авиастроительном заводе в Фарнборо техническим помощником, работая над авиационными покрытиями.

После войны он вернулся к исследованиям в Кавендишской лаборатории в Кембридже и завершил создание своего первого масс-спектрографа , о котором сообщил в 1919 году. Последующие усовершенствования прибора привели к разработке второго и третьего приборов с улучшенной разрешающей способностью и точностью измерения 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. и член Королевского общества и получил Нобелевскую премию по химии в следующем году.

Его работа над изотопами также привела к формулировке правила целых чисел , которое гласит, что «масса изотопа кислорода определяется [как 16], массы всех других изотопов почти равны целым числам», правило, которое использовалось активно участвует в развитии 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 и Масс-спектры и изотопы его самые известные книги.

Личная жизнь и смерть

Внешние видео
Майкл А. Грейсон, Открытие изотопов элементов (Часть II: Фрэнсис Уильям Астон) , Профили химии, Фонд химического наследия

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 двигатель внутреннего сгорания собственный 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. , теннис, выиграл несколько призов на открытых турнирах в Англии, Уэльсе и Ирландии и научился серфингу в Гонолулу в 1909 году. Выходец из музыкальной семьи, он был способен играть на фортепиано, скрипке и виолончели на таком уровне, что регулярно выступал 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.

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 принять участие в экспедициях 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

лунный кратер Астон В его честь назван .

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

Внешние ссылки

• Аннотированная библиография Фрэнсиса Астона из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос.
• Фрэнсис Уильям Астон на Nobelprize.org включая Нобелевскую лекцию 12 декабря 1922 г. «Масс-спектры и изотопы».
• Биография Астона из Кембриджа
• История масс-спектрометрии - Пионеры