Ernst Ruska (1906-1988) był wybitnym fizykiem niemieckim, któremu w 1986 roku udało się zdobyć Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, zarówno dzięki pracom w dziedzinie optyki elektronicznej, jak i wkładowi w zaprojektowanie pierwszego mikroskopu elektronowego. Jego badania soczewek elektronicznych o krótkich ogniskowych były decydującym i kluczowym czynnikiem w późniejszej innowacji i wynalezieniu mikroskopu elektronowego.
Zajmował się eksperymentalnym i matematycznym dowodem teorii Buscha na wpływ pola magnetycznego cewki z drutu, przez którą przepływa prąd elektryczny, który jest następnie używany jako soczewka elektronowa. Dzięki temu odkryciu zaprojektował soczewkę polschuh, którą od tamtej pory zastosowano we wszystkich magnetycznych mikroskopach elektronowych o wysokiej rozdzielczości.
Ernst Ruska. Zdjęcie za pośrednictwem: biografiasyvidas.com
Późniejsze prace, przeprowadzone wspólnie z Maxem Knollem, doprowadziły go w 1931 roku do wynalezienia pierwszego mikroskopu elektronowego. Za pomocą tego instrumentu przedstawiono dwa najważniejsze procesy reprodukcji obrazów: zasady emisji i promieniowania.
W 1933 roku był w stanie zastosować mikroskop elektronowy własnej konstrukcji, który po raz pierwszy dał lepszą rozdzielczość niż mikroskop świetlny. W swoim życiu Ruska otrzymał kilka wyróżnień, m.in. tytuł doktora honoris causa uniwersytetów w Berlinie, Kilonii, Toronto i Modenie.
Biografia
Życie osobiste
Ernst August Friedrich Ruska urodził się w Heidelbergu w Niemczech 25 grudnia 1906 roku. Jego rodzicami byli Julius Ferdinand Ruska i Elisabeth Merx. W tym małżeństwie oprócz Ernsta było jeszcze pięcioro dzieci.
Jego ojciec był profesorem i orientalistą, znanym z pracy nad historią nauki w okresie islamu. W okresie I wojny światowej Ernst poniósł stratę swojego starszego brata Hansa.
W 1937 roku Ruska poślubiła Irmela Ruth Geigis i miała troje dzieci. Pod koniec drugiej wojny światowej miał jeszcze dwoje dzieci, ale było to owocem relacji z pracownikiem Siemensa. Żona w końcu to zaakceptowała iw urodziny Ernsta spotkał się z obiema rodzinami.
Był człowiekiem całkowicie oddanym swojej pracy. Zmarł 27 maja 1988 roku w Berlinie.
Studia
Ernst uczył się w tej samej szkole, w której uczył jego ojciec. Ten okres studiów był przełomowy dla jego późniejszych dokonań, gdyż na tym etapie zaczął interesować się wynalazkami elektronicznymi.
Po ukończeniu szkoły średniej kontynuował naukę w Technikum w Monachium, gdzie w latach 1925-1927 rozpoczął naukę elektroniki. Następnie kontynuował naukę na Uniwersytecie Monachijskim do 1931 roku, gdzie uzyskał tytuł magistra inżyniera elektroniki.
Odbył staże w Mannheim, Brown-Boveri & Co oraz Siemens & Halske Ltda w Berlinie. Podczas studiów na Uniwersytecie Berlińskim rozpoczął pracę w Instytucie Wysokich Napięć, którego dyrektorem był profesor Adolf Matthias. Tam zapoznał się z technologią wysokiego napięcia i próżni.
Wraz z innymi doktorantami i swoim kolegą Maxem Knollem opracował wysokowydajny oscyloskop katodowy. Jego zainteresowania skupiały się wokół rozwoju materiałów do budowy instrumentów próżniowych zgodnie z zasadami konstrukcyjnymi.
Z drugiej strony skupiał się na kontynuowaniu wykładów teoretycznych i praktycznych eksperymentach dotyczących optycznego zachowania się wiązek elektronów.
W 1934 roku Ernst Ruska kontynuował studia na Uniwersytecie Berlińskim, gdzie uzyskał tytuł naukowy doktora, po pracy nad elektronicznymi soczewkami o krótkich ogniskowych, które były później kluczem do wynalezienia mikroskopu elektronowego.
Wkład w naukę
W latach 1928-1929 przeprowadził swoje pierwsze teoretyczne i eksperymentalne badania nad pracą Buscha nad wpływem pola magnetycznego przez cewkę z drutu. Przepuszcza prąd elektryczny i może służyć jako soczewka elektronowa.
Dzięki realizacji tej pracy Ruska była w stanie zweryfikować, że ze względu na ogniskową fale można skracać przez żelazną osłonę. Od tego momentu pojawiła się soczewka, która zostanie zastosowana w przyszłych mikroskopach magnetycznych o wysokiej rozdzielczości, które będą miały zdolność wykrywania elektronów.
Pierwszy mikroskop elektronowy
W późnych latach trzydziestych XX wieku, wraz z Maxem Knollem, zaprojektował pierwszy mikroskop elektronowy, oparty na wcześniejszych pracach Louisa-Victora De Broglie'a nad właściwościami elektronów.
W mikroskopie elektronowym udało mu się sprawić, że pola magnetyczne i elektryczne dają wiązkom elektronów zmiany podobne do załamania soczewek optycznych na falach świetlnych.
W celu obsługi mikroskopu elektronowego źródło światła zastąpiono źródłem elektronów. Było to spowodowane działkiem wolframowym oraz zastosowaniem urządzeń elektrostatycznych i magnetycznych. Udało im się odchylić elektrony w taki sam sposób, jak soczewki zrobiły to za pomocą promieni świetlnych.
Działo elektronowe wytwarza wiązkę elektronów przyspieszonych przez wysokie napięcie i skupionych w próżni absolutnej i soczewkach magnetycznych. Następnie wiązka przechodzi przez próbkę, która została wcześniej odwodniona, aw niektórych przypadkach pokryta cienką warstwą metaliczną.
Ostatecznie powiększenie uzyskuje się za pomocą grupy soczewek magnetycznych, a obraz tworzy się na kliszy fotograficznej z emulsją ultradrobnoziarnistą, idealną do dużych powiększeń. Było to również możliwe dzięki przesłaniu obrazu do komputera i uderzeniu elektronów na czułym ekranie.
Uznania
Ernst otrzymał honorowy doktorat na uniwersytetach w Kilonii, Berlinie, Toronto i Modenie. Należał również do kilku stowarzyszeń naukowych, takich jak angielskie, francuskie i japońskie stowarzyszenia mikroskopii elektronowej. W swoim życiu otrzymał następujące nagrody i wyróżnienia:
- Nagroda Senckenberga w 1939 r. Przyznana przez Uniwersytet we Frankfurcie.
- Medal Silberne Berlińskiej Akademii Nauk w 1941 r.
- Nagroda Alberta-Laskera od American Public Health Association w San Francisco w 1960 r.
- Złoty medal Diesel w 1969 roku
- Medal Duddela od London Institute of Physics w 1975 r.
- Medal Alberta von Gräfe w 1983 r.
- Medal Roberta Kocha w 1986 r.
W 1986 roku Ernst Ruska podzielił Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki z Gerdem Binnigiem i Heinrichem Rohrerem. Otrzymał pięćdziesiąt procent nagrody ekonomicznej, właśnie za projekt pierwszego mikroskopu elektronowego i wkład w optykę elektroniczną.
Niestety Reinhold Rüdenberg, który należał do Siemensa, wyprzedził go w zgłoszeniu patentu. Ruska, zdając sobie z tego sprawę, zażądał i wreszcie dostał pierwszeństwo. Jednak Rüdenberg uzyskał patent na mikroskop elektronowy w Stanach Zjednoczonych.
Bibliografia
- Deutsche Biographie - Ruska, Ernst. (2019). Zaczerpnięte z deutsche-biographie.de
- Ernst Ruska (1906-1988). (2019). Zaczerpnięte z historiadelamedicina.org
- Ernst Ruska - niemiecki inżynier. (2019). Zaczerpnięte z britannica.com
- Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki 1986. (2019). Zaczerpnięte z nobelprize.org
- Ernst Ruska - wynalazca mikroskopu elektronowego. (2019). Zaczerpnięte z leo-em.co.uk