溫時恭介紹說:他長期從事同位素和質(zhì)譜學研究,首先制成了具有高聚焦性能的質(zhì)譜儀;并用它對多種元素的同位素和豐度進行了測量,從而證實了同位素的普遍存在;他制作的質(zhì)譜儀樣機不僅測量強度和精度更好,而且比湯姆遜的儀器有更大的分辨率;同時,在對同位素研究的基礎(chǔ)上,他還提出了元素質(zhì)量的整數(shù)定律。
盧瑟福在給幾位同行科學家的信中說:“阿斯頓利用他發(fā)明的質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了氖、氯、汞和其他元素的同位素。我看過所有相關(guān)照片,結(jié)果似乎是肯定的。阿斯頓是一位優(yōu)秀的實驗家,技術(shù)嫻熟。他值得獲得這一成功,因為他多年來一直努力工作。”
阿斯頓有一句名言:“要制造更多的儀器,就需要進行更多的測量。”
弗朗西斯·阿斯頓于 1877 年 9 月 1 日出生于英國伯明翰。
1894年,他在梅森學院(后并入伯明翰大學)開始了大學生活。
他與約翰·亨利·坡印廷學習物理學,與弗蘭克蘭和威廉·蒂爾登學習化學。
從1896年起,他還在家里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,成為弗蘭克蘭的學生英國物理學家化學家,主要研究酒石酸化合物的光學性質(zhì)。
自 1900 年起,他在伯明翰釀酒學校學習發(fā)酵,并受雇于 W. 啤酒廠,直至 1903 年回到伯明翰大學,擔任 的助理研究員。
1903年,阿斯頓在伯明翰大學研究放電管中的克魯克斯暗區(qū),很快發(fā)現(xiàn)了“阿斯頓暗區(qū)現(xiàn)象”。
1909年,阿斯頓成為伯明翰大學的講師。一年后,應JJ湯姆森的邀請,他轉(zhuǎn)到劍橋大學卡文迪什實驗室。
湯姆森和阿斯頓采用了威廉·維恩發(fā)明的一種方法,用磁場偏轉(zhuǎn)陽極射線的粒子,用電場分離不同電荷和質(zhì)量的離子。這些實驗的結(jié)果是第一臺磁扇形質(zhì)譜儀的誕生:離子沿著拋物線飛行,它們的軌跡被記錄在板上,然后確定它們的精確質(zhì)量。
在卡文迪什實驗室早期,阿斯頓曾通過實驗證明了氖的兩種同位素的存在。
1913 年英國科學促進會的一次會議上,阿斯頓宣讀了一篇基于這些作品的論文,并做了一個實驗演示,展示了兩種氖同位素的樣本。
他的研究得到了同行的高度評價,他還獲得了麥克斯韋獎。
第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā),中斷了他的學業(yè),期間他被征召加入皇家空軍。
戰(zhàn)后,1919年他回到卡文迪什實驗室,繼續(xù)進行氖同位素的研究。
為了更好地定量研究同位素,阿斯頓改進了維恩和湯姆遜以來的早期質(zhì)譜儀,制成了世界上第一臺高精度質(zhì)譜儀,隨后又生產(chǎn)出性能更高的第二臺、第三臺質(zhì)譜儀。
在這些具備電磁聚焦能力的質(zhì)譜儀的幫助下,戰(zhàn)前的研究得以繼續(xù),并重新測量了氖,證明氖確實有兩種同位素,Ne20和Ne22。由于它們在氖氣中的比例約為10:1,所以氖的平均原子量約為20.2(后來的研究發(fā)現(xiàn)氖還有第三種同位素Ne21,氖的平均原子量為20.18)。
阿斯頓隨后用質(zhì)譜儀測量了幾乎所有元素的同位素。實驗結(jié)果表明英國物理學家化學家,不僅放射性元素有同位素,非放射性元素也有同位素。事實上,幾乎所有元素都有同位素。
阿斯頓在71種元素中發(fā)現(xiàn)了212種同位素。元素長期以來一直是化學研究的主要對象,但直到今天,由于阿斯頓的杰出工作,人們才發(fā)現(xiàn)元素有如此豐富的內(nèi)涵。
他通過對大量同位素的研究,闡明了“整數(shù)定律”,即除氫外,一切元素的原子質(zhì)量都是氫原子質(zhì)量的整數(shù)倍。
并且,他通過質(zhì)譜分析解釋道,實際值之所以偏離上述規(guī)律,是因為同位素的存在。
1920年,阿斯頓成為劍橋大學三一學院的研究員,從此一直居住在劍橋。
1921年,阿斯頓當選為皇家學會院士。
他因“利用他發(fā)明的質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了大量元素的非放射性同位素,以及闡明了整數(shù)定律”而獲得 1922 年諾貝爾化學獎。
以及皇家學會休斯獎章。
他仍然堅持在實驗室工作,對質(zhì)譜儀進行了進一步的改進和完善,使得他后來又制成了三臺放大倍數(shù)為2000倍、精度為十萬分之一的質(zhì)譜儀。
阿斯頓一生發(fā)表了許多論文,并于1922年出版了專著(同位素),該書于1933年以《質(zhì)譜和同位素》(質(zhì)譜和同位素)為名再版。
阿斯頓熱愛運動,經(jīng)常前往瑞士、挪威等地參加越野滑雪、單板滑雪等冬季運動物理資源網(wǎng),年輕時則把大量業(yè)余時間花在騎自行車上。
他還從事游泳、高爾夫運動(特別是在劍橋與盧瑟福等同事一起打高爾夫)和網(wǎng)球,并在英格蘭、威爾士和愛爾蘭的幾場公開賽上贏得獎項。
1909年,他到檀香山學習沖浪。他出生于音樂世家,會彈鋼琴、小提琴和大提琴,經(jīng)常在劍橋演出。
此外他還熱衷于環(huán)游世界。
阿斯頓于 1945 年 11 月 20 日在英國劍橋去世。
月球上有一個名為“阿斯頓”的隕石坑。
弗朗西斯·威廉·阿斯頓(1877 年 9 月 1 日 - 1945 年 11 月 20 日)是英國化學家和物理學家。