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造仪器,多测量——阿斯顿

来源:颗粒在线 1117 2019-09-01

弗朗西斯·阿斯顿(Francis Aston)有一句名言:“要造更多的仪器,还要更多地测量。”

这实际上也是英国卡文迪许实验室的一个优良传统,这一传统要求科研工作者要学会自己动手去制作仪器,并亲手去做实验测量,熟练掌握基本的实验技巧,才能成为一个优秀的科学家。这句名言也正是阿斯顿自己一生科研生涯的真实写照。

在阿斯顿荣获1922年诺贝尔化学奖后,他仍然坚持在实验室工作,对质谱仪作进一步的改进和完善,从而使他后来又制成三台质谱仪,其分辨率达两千倍,精度达十万分之一。

利用质谱仪,已测出地球上存在的同位素达489种,其中稳定同位素有264种,天然放射性同位素有225种。此外还发现人工放射性同位素达2000多种。这些化学知识宝库的建设当然少不了阿斯顿的一份重要贡献。

弗朗西斯·阿斯顿(Francis Aston)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,学习物理学和化学。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,并被巴特勒酿酒厂雇佣,直到1903年返回伯明翰大学担任助理研究员。

1909年,阿斯顿成为伯明翰大学讲师。一年后,受汤姆生的邀请,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。

1920年,阿斯顿成为剑桥大学三一学院院士,此后一直居住在剑桥。1921年,阿斯顿当选英国皇家学会会士,次年获得诺贝尔化学奖以及皇家学会的休斯奖章。

1945年11月20日,阿斯顿在英国剑桥逝世,享年68岁。

阿斯顿是英国杰出的物理学家和化学家,他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。同时,根据对同位素的研究,他还提出了元素质量的整数法则: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,并利用质谱分析,解释了造成元素原子量实际值与上述法则存在偏差的原因是因为同位素的存在。

阿斯顿不仅擅长科研工作,而且爱好广泛、知识渊博。为了调节长期呆在实验室的艰苦生活,他热衷于到世界各地旅行,还坚持参加体育运动,酷爱滑雪、游泳、网球和高尔夫等运动。和拥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。此外,他还是一个善于筹集资金,精于经营的事业家。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。总之,阿斯顿的生活远不像许多人想像的那样单调乏味,而是异常丰富多彩。


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质谱仪(Mass Spectrograph):分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理,按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪。按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪;按工作原理分为静态仪器和动态仪器。


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