登陆注册
6968900000038

第38章 发明质谱仪的阿斯顿

阿斯顿,英国实验物理学家。因发明质谱仪分离同位素而获得1922年诺贝尔化学奖。

阿斯顿长期从事同位素和质谱仪的研究。他首次制成了聚焦性能较高的质谱仪,并用此来对许多元素的同位素及其丰度进行测量,从而肯定了同位素的普遍存在。

阿斯顿在英国伯明翰大学当物理研究生时,已显示出他在制作实验仪器和实验技巧出众的才能。毕业后阿斯顿来到了人才辈出的卡文迪许实验室,做实验室主任汤姆逊的助手,从而开始了他的科研生涯。

汤姆逊交给阿斯顿一个重要任务,即改进当时他做阳射线研究的气体放电实验装置,以更准确地测定阳射线在电磁场中的偏转度,从而来决定氖的组成和其原子量。灵巧的阿斯顿在汤姆逊的指导下,制造了一个球形放电管和带切口的阴极,改进了真空泵,发明了可以检查放电管真空泄漏的螺管和拍摄抛物线轨迹的照相机,这些改进明显地提高了实验的水平,与此同时他们也改进了实验方法。他们通过装置的改进,将电场和磁场前后排列,但是二者的方向相互垂直,还使它们的作用力与阳射线平行而方向相反。在这种实验装置中,阳射线在两种场的作用下,经过不同玻璃制造的棱镜后,分别向相反方向偏斜,然后又聚焦到同一点上,使感光底片感光乙被检测的气体元素的同位素会因为原子量不同,阳射线的速度也不同,致使其偏斜后的曲线曲率不同。据此就可以测出同位素及其原子量。

年轻的阿斯顿思想活跃,勇于接受新事物。当时索迪已经提出同位素的概念,当他仔细地研读了索迪的同位素假说后,立即认为这一假说是可以成立的。他采用了同位素的概念,用以解释他在实验中的发现。阳射线在电磁场作用下出现两条抛物线轨迹,表明同位素确实存在。由于同位素的质量不同,所以扩散时的速度也不同,因而出现两条抛物轨线。为了更清楚地证实这点,他先用分馏技术,然后又用扩散法,将氖同位素进行分离,最后再精确地测定它们的原子量,证实了Ne20和Ne22的存在。

在全英科学促进会的会议上,阿斯顿宣读了由这些工作而撰写的论文,并做了实验演示,展示了两种氖同位素的试样。对于他的这项研究,同行们给予很高的评价。他也由此而获得了麦克斯韦奖。

后来,汤姆逊就任剑桥大学三一学院院长,著名物理学家卢瑟福接替了汤姆逊原先的工作,成为卡文迪许实验室的负责人。卢瑟福最早提出放射性元素的擅变理论,因而对同位素的假说是理解的。他对阿斯顿的工作给予了很大的鼓励和具体的指导,使阿斯顿有更足够的信心来实现自己的计划。

阿斯顿根据他原先改进的测定阳射线的气体放电装置,又参照了当时光谱分析的原理,设计出一个包括有离子源、分析器和收集器三个部分组成的,可以分析同位素并测量其质量及丰度的新仪器,这就是质谱仪。离子源部分使用来研究其同位素的物质形成离子,然后将离子流经过分析器,在恒定的电场和磁场作用下,各同位素的离子由于质量不同,各循不同的路径到达收集器,从它们到达收集器的位置和强度,可测得各同位素的质量和丰度。这种仪器对于测量的结果精度达到千分之一。

阿斯顿的工作立即获得了科学界的高度评价。卢瑟福在给几位科学家同行的信中说:“阿斯顿利用他发明的质谱仪,发现了氖、氯、汞等元素的同位素。我看到有关的所有照片,结果似乎是肯定的。阿斯顿是一个好的实验家,很有技巧,因为他拼命工作了多年,理应获得这个成功。”

阿斯顿不仅擅长实验,而且兴趣广泛、知识渊博。为了调节他那长期呆在实验室的艰苦生活,他很喜欢旅行,还坚持参加体育运动,和他有精湛的实验技巧一样,他也是一个技术高超的摄影家,同时还是一个业余的音乐家。总之,他的生活远不像许多人想象的那样单调乏味。他还是一个善于筹集资金,精干经营的事业家。当今剑桥大学三一学院所积累的巨额资产中,就有当年阿斯顿所筹集的。

1945年,阿斯顿在剑桥大学因病逝世,终年68岁。

在化学研究上,取得很大成就的人往往具有活跃的思想和勇于接受新鲜事物的能力。阿斯顿就是这样的一个人,他发明质谱仪就源于此。我们青少年应具备这样的特点,要学会发扬自己这方面的能力,作出自己的成就。

同类推荐
  • 快乐心灵的小故事大道理

    快乐心灵的小故事大道理

    故事是青少年认识世界的一扇窗口,是开启智慧之门的一把钥匙。当青少年朋友们面对失败、遭受挫折和感到失望时,本书会给他们力量;当青少年朋友们迷茫和失落之际,本书会给他们慰藉。一个个短小平凡的故事,简单的语言,却蕴含着深刻的道理,一个智慧的人必然是一个善于从平凡的事情中、从简单的语言中领悟大道理、发现大智慧的人。
  • 给女孩看的公主故事(下册)

    给女孩看的公主故事(下册)

    故事是孩子最好的伙伴,也是家长送给孩子最好的礼物。本书是一本专为女孩量身打造的故事书,编者精挑细选了数十余个适合女孩阅读的、温馨动人的公主故事,在满足女孩那些美妙奇幻的公主情结之余,让女孩读有所思、读有所得,让阅读与“悦读”在女孩的世界中共舞。
  • 大眼睛探秘百科:挖呀挖,挖出一个大房子!

    大眼睛探秘百科:挖呀挖,挖出一个大房子!

    神秘的百慕大、金字塔,神奇的恐龙世界,千奇百怪的动植物,还有遥远的太空及外星人,以及历史上数不清的传奇人物和故事,对孩子来说,都有着莫大的吸引力。根据调查研究表明,中、小学生对历史知识、生物知识、未解之谜等特别感兴趣,而探究这方面的知识,有利于孩子增加阅读量,加强知识的储备,更重要的是孩子能主动寻找问题的答案,对小学生思维的训练和潜能开发起着重要的影响。
  • 诗经(读好书系列)

    诗经(读好书系列)

    每一粒种子在合适的条件下都会发芽,每一个孩子都是未来栋梁的种子。本书以努力用一种新鲜快乐的方式,把那些激励着孩子们健康成长的品质深深植入到他们的心田。本书是以单编的故事形式出现,每一篇文章由一则故事和“智慧箴言”组成,高深的箴言内容变成孩子们自己的语言,方便孩子们的思维习惯,从而改变一些说教的成分,改变箴言本身具备的严肃的成人化语气,更易让孩子们接受,从而在学习的过程中感受学习的快乐,以至成长的快乐!故事能潜移默化地影响一个人的心灵,因此,看故事是孩子们塑造美好心灵的一种绝佳方式。这本故事书收集了让孩子更聪明的智慧故事几十个,并配以手绘图画。全书语言通俗,容易理解,适合广大青少年朋友阅读。
  • 微生物密码(世界科技百科)

    微生物密码(世界科技百科)

    本套青少年科普知识读物综合了中外最新科技的研究成果,具有很强的科学性、知识性、前沿性、可读性和系统性,是青少年了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科谱读物,也是各级图书馆珍藏的最佳版本。
热门推荐
  • 逆阵乾坤

    逆阵乾坤

    这是一个三界分明却如洪荒般动荡的黑暗年代。这是一条以火与血铸就的不朽传奇之路。第四梦境的彼端,是一个用众神尸骨堆砌而起的永恒王座。谁将平步青云,屹立于不朽青天?谁又将陨落巅峰,成为别人脚下的一捧黄土?永夜的背后,点燃希望的烛火,需要莫大的勇气。踏上征尘,这一次,我要——主宰诸天万界!!
  • 易烊千玺:时光

    易烊千玺:时光

    原来这一切,都是假的....当顾惜知道了这个事实,回到了原本属于她的城市。她的家。时间慢慢的流逝,顾惜发现喜欢上了他...
  • 背着爱情走天涯

    背着爱情走天涯

    到灯塔去:短短的路程,却让他们走了一整天的时间。而就是在这样的一天里,他们相互认识到了自己的爱情,并且明白允诺绝对与爱情无关。面对着孤挺在苍茫暮色中的灯塔,他们会做出何种选择?
  • 大楼炭经

    大楼炭经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 绝世无双:霸气王妃追夫录

    绝世无双:霸气王妃追夫录

    丞相家有女初长成,爬树翻墙,古灵精怪女性杀手邪魅王爷,霸气温柔,能文能武
  • 济世神针

    济世神针

    一张符纸打造出另类修真。几乎不可能发生的幸运。令人羡慕的美女艳遇。拍拍脑袋玩转天下。
  • 龙神天命

    龙神天命

    堂堂上上古龙神竟然在被盘古打碎后又被小小天道算计,被迫镇压源海海眼。这其中大道又扮演什么角色?酝酿怎样的阴谋?且看其经过万世轮回重新凝聚的本命龙魂靠混沌珠从屌丝一步步逆袭成为高高在上的鸿蒙至尊。
  • 魂炼星空

    魂炼星空

    帝落时代的一代传奇高手“尘”为了给自己心爱的女子续接帝路,以身化道,却意外穿越时空重生在星空大陆的一个天生的“废物”身上。身怀远古魂修至高功法《魂经》和无数逆天功法的他,一路与天斗、与地斗、与人斗,再次续写无上传奇!当真其乐无穷!
  • 九曜非仙

    九曜非仙

    混元之始,天地造物,生五行五相之灵,黑水,白木,兰火,黄土,紫金,维护天地间秩序,万世,五行五相之灵日益壮大,登峰造极,不死不灭,不甘再受天地趋势,欲摆脱天地束缚,建立各方势力,试与天斗,最终不敌,殒落下界,若干年后,人界的少年得到黑水之力,从而开启了一个逆天强者的征程。
  • 逆袭之妃倾天下

    逆袭之妃倾天下

    豪门千金云星夜穿越重生,化身卑微小宫女;天潢贵宦慕容轩重活一次,扮猪吃虎做王爷,且看他们如何扭转乾坤,升级通关打BOSS。温情模式开启,守护痴呆小王爷,情深不悔深似海,一生一世一双人。生存模式开启,躲避暗害与追杀,后宫博弈只为活,战场之上露才华。任务模式开启,探寻身世报家仇,一路艰辛护天下,行侠仗义走天涯。云星夜不信天,不认命,只想要活下去。游戏进行时,她的身边不乏各色美男,却都只是匆匆过客,爱的只不过是小小的他。初次见面,她救他一命,他送她玉环,他笑着说:“娘亲说送给喜欢的人,我喜欢你,就送给你吧。”云星夜说:“生死与共,凭你这句话,我定护你周全。”