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弗朗西斯·阿斯頓

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弗朗西斯·威廉·阿斯頓(Francis William Aston,1877年9月1日-1945年11月20日),英國化學家、物理學家,英國皇家學會會士,俄羅斯科學院榮譽院士。由於「藉助自己發明的質譜儀發現了大量非放射性元素的同位素,以及闡明了整數法則」,他被授予1922年諾貝爾化學獎。

1人物生平

弗朗西斯·威廉·阿斯頓 Francis William Aston
弗朗西斯·阿斯頓1877年9月1日出生於英國伯明翰。1894年,他在梅森學院(后併入伯明翰大學)開始大學生活,師從約翰·亨利·波因廷學習物理,師從弗蘭克蘭和威廉·蒂爾登學習化學。1896年起,他還在父親家中的私人實驗室里進行有機化學研究。1898年,他獲得福斯特獎學金贊助,成為弗蘭克蘭的學生,主要研究酒石酸化合物的光學性質。1900年起,他在伯明翰的釀酒學校研究發酵學,並被W·巴特勒釀酒廠雇傭,直到1903年返回伯明翰大學擔任波因廷的助理研究員。
1909年,阿斯頓成為伯明翰大學講師。一年後,受J·J·湯姆孫的邀請,轉投劍橋大學卡文迪許實驗室。第一次世界大戰爆發后,他的研究被迫中斷,期間被徵募為皇家空軍服務。戰爭結束后,他重新回到卡文迪許實驗室。
1920年,阿斯頓成為劍橋大學三一學院院士,此後一直在劍橋居住。1921年,阿斯頓當選皇家學會會士,次年獲得諾貝爾化學獎以及皇家學會的休斯獎章。
1945年11月20日,阿斯頓在英國劍橋逝世。

2研究貢獻

1903年,阿斯頓在伯明翰大學研究放電管中的克魯克斯暗區,很快便發現了「阿斯頓暗區現象」。阿斯頓加盟卡文迪許實驗室時,湯姆孫已經在陰極射線的研究中取得重大成果,轉而研究歐根·戈爾德施泰因發現的陽極射線。湯姆孫和阿斯頓使用威廉·維恩發明的方法,通過磁場使陽極射線的粒子發生偏轉,並通過電場使具有不同電荷和質量的離子分隔開。這些實驗的成果便是首個扇形磁場質譜計的誕生:使離子沿拋物線飛行,將其軌跡記錄到底片上,從而測定其精確質量。在卡文迪許實驗室初期,阿斯頓已經通過實驗證明了氖的兩種同位素的存在。後來由於一戰,他的研究中斷了5年。1919年,他重回實驗室,繼續對氖的同位素進行研究。很快,他成功研製了第一台質譜儀,並相繼制出性能更高的第二和第三部。藉助這些具備電磁聚焦性能的質譜儀,他鑒別出至少212種天然同位素。通過對大量同位素的研究,他闡述了「整數法則」,即:除了氫以外的所有元素,其原子質量都是氫原子質量的整數倍。並且,通過質譜分析,他解釋了造成實際值與上述法則偏差的原因是同位素的存在。阿斯頓一生發生許多論文,1922年出版專著Isotopes(《同位素》),1933年重印時更名為Mass-spectra- and Isotopes(《質譜與同位素》)。月球上有以其名字命名的「阿斯頓環形山」。

3個人生活

阿斯頓熱愛運動,定期到瑞士、挪威等地參加越野滑雪、滑雪等冬季項目。年輕時,他花了相當多業餘時間投入到自行車運動中。他還參與游泳、高爾夫(尤其是在劍橋與盧瑟福等同事一起[10])、網球等運動,並且在英格蘭、威爾士和愛爾蘭舉行的一些公開賽中獲獎。1909年,他到檀香山學習衝浪。出身於音樂世家的他,能夠彈奏鋼琴、小提琴和大提琴,時常在劍橋演出。另外,他還熱衷於在世界各地旅行。
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