发明史话结课论文

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1、恩斯特奥古斯特弗里德里希鲁斯卡恩斯特奥古斯特弗里德里希鲁斯卡1906年12月25日一1988年5月27日)，德国物 理学家，电子显微镜的发明者， 1986年获诺贝尔物理学奖。生平简介恩斯特鲁斯卡生于海德堡，是德国东方学家、科学历史学家和教育家尤利乌斯鲁斯 卡(Julius Ruska)的儿子，恩斯特鲁斯卡的弟弟赫尔穆特鲁斯卡(Helmut Ruska)是 德国医生，也是电子显微镜的先驱之一。鲁斯卡在海德堡读完中学后，1925年起在慕尼黑工 业大学学习电子学， 1927年转到柏林工业大学， 1933年完成论文关于电子显微镜的磁性镜 头(Uber ein magnetisches Objektiv

2、 fur das Elektronenmikroskop)并获得博士头衔。由于电子显微镜的商业化开发不是大学研究所的任务，研究所的仪器也无法达到这个要 求，鲁斯卡开始在电子光学的工业界寻求新的发展。他于1933年至1937年在柏林电视机股 份公司(Berliner Fernseh AG)的研发部门工作，负责电视机接收发送管和带二级放大器的 光电池的开发。在此期间，他同博多冯博里斯(Bodo von Borries)开始试探性地开发 高分辨率的电子显微镜。 1936年底1937 年初，他们在西门子公司的电子显微镜工业研发工 作实现了这一目标，在柏林设立了电子显微镜实验室，并于1939年研发出了第

3、一台能够批量 生产的“西门子-超显微镜”。在研发“西门子-超显微镜”的同时，他和弟弟赫尔穆特鲁斯卡及其同事开始了它的应 用，尤其是在医学和生物学领域。为了使得它能够迅速地使用在各个领域，他们建议西门子 公司建立一所电子显微镜研究所， 1940年建成后直至1944年底，这个研究所共发表了约200 篇不同专业领域的文章。二战后，鲁斯卡为西门子公司重建了在柏林的电子光学实验室，使得1949年起重新开始 生产电子显微镜，有超过1200家的各国研究所使用他们的产品。除此之外，鲁斯卡开始更多 地在科学研究所工作，以加大对电子显微镜的物理学研究。 1947年8月至1948年12月在德 国科学学会医学和生物学

4、研究所工作，1949年1月起接手马克斯普朗克协会弗里茨哈伯 研究所(Fritz-Haber-Institut)的电子显微镜部门，直至1974年底退休，这个部门在1957 年成为独立的电子显微镜研究所，并以鲁斯卡的名字命名，鲁斯卡也在此前的1955年辞去了 西门子公司的工作。1944 年鲁斯卡在柏林工业大学获得大学任教资格， 1949 年成为柏林自由大学的教授， 1959 年起也在柏林工业大学任教，直至 1971 年，教授电子光学基础和电子显微镜技术，发 表科学文章超过100篇。1988年，恩斯特鲁斯卡在柏林逝世，葬于其弟弟赫尔穆特鲁斯卡在柏林的墓旁。4 主要成就鲁斯卡是电子显微镜技术的开拓者之

5、一,1931年4月7日，他和马克斯克诺尔(Max Knoll) 成功用磁性镜头制成第一台二级电子光学放大镜，实现了电子显微镜的技术原理，基于磁场 会因电子带电而偏移的现象，使得通过镜头的电子射线能够像光线一样被聚焦，当时被称为 “超显微镜”。因为电子的波长远小于光线的波长，因此电子显微镜的分辨率明显优于光学显 微镜。鲁斯卡与工程师博多冯博里斯一起完善了他的电子显微镜发明，1938年至1939 年起投入批量生产。5 所获荣誉鲁斯卡获得过众多的奖项，是多个科学学会的荣誉会员。1970年被授予“保罗埃 尔利希和路德维希达姆施泰特奖 ”(Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darms ta

6、ed ter-Preis)。1986 年与扫描隧道显微镜的发明者格尔德宾宁和海因里希罗雷尔一同获得了诺贝尔物理学奖。2005年 11月 24日起，柏林工业大学物理研究所的一座以鲁斯卡的名字命名。6 第一台扫描隧道显微镜恩斯特鲁斯卡1906年12月25日生于德国巴登市海德堡。他的父亲是柏林大学历史学 教授1925年一1927年，恩斯特上中学时就喜欢工程，并在慕尼黑两家公司学习电机工程。 后随父到了柏林，1928年夏进入柏林恰洛廷堡的柏林技术大学学习，在大学期间参加过高压 实验室工作，从事阴极射线示波管的研究。从1929年开始，鲁斯卡在组长克诺尔(M. Knoll) 的指导下进行电子透镜实验。这对

7、鲁斯卡的成长很有益处。1928年1929年期间，鲁斯卡在参与示波管技术研究工作的基础上，进行了利用磁透镜 和静电透镜使电子束聚焦成像的实验研究，证实在电子束照射下直径为0. 3mm的光阑可以产 生低倍(1. 3倍)的像，并验证了透镜成像公式。这就为创制电子显微镜奠定了基础。1931 年，克诺尔和鲁斯卡开始研制电子显微镜，他们用实验证明了为要获得同样的焦距， 使用包铁壳的线圈，其安匝数要比不包铁壳的线圈小得多。1931年4月一6月，他们采用二 级磁透镜放大的电子显微镜获得了历倍的放大率。通过计算他们认识到，根据德布罗意的物 质波理论，电子波长比光波波长短5个数量级，电子显微镜可能实现更高的分辨率

8、。他们预 测未来的电子显微镜，当加速电压力75 kV，孔径角为2x10-2弧度时，衍射限制的分辨率 将是 0.22mm.1932年一 1933年间，鲁斯卡和合作者波里斯(Borries)进一步研制了全金属镜体的电 子显微镜，采用包有铁壳的磁线圈作为磁透镜.为了使磁场更加集中，他们在磁线圈铁壳空 气间隙中镶嵌非磁导体铜环，并将铁碰上、下壳体内腔的端部做成漏斗形(磁极靴)，使极靴 孔径和间隙均减小到2mm，而且焦距减小到3mm。1932年3月，波里斯和鲁斯卡将此项磁透 镜成果申请了德国专利。1933年，鲁斯卡在加速电压75 kV下，运用焦距为3 mm的磁透镜获得12 000倍放大率， 还安装了聚光

9、镜可以在高放大率下调节电子束亮度。他拍摄了分辨率优于光学显微镜的铝箔 和棉丝的照片，并试验采用薄试样使电子束透射从而形成电子放大像。1934年鲁斯卡以题为“电子显微镜的磁物镜”学位论文获得柏林技术大学工学博士学位。 1934年一1936年，鲁斯卡继续进行改进电子显微镜的实验研究。采用聚光镜以产生高电流 密度电子束来实现高倍放大率成像；采用物镜和投影镜二级放大成像系统。可是，当时他们 的发明并未立即获得学术界和有关部门承认，鲁斯卡和波里斯努力说服人们，使他们相信可 能研制出性能超过光学显微镜的电子显微镜。他们多次到政府和工业研究部门以争取财政支 持。经过三年的奔走， 1937年春西门子一哈斯克公

10、司终于同意出资建立电子光学和电子显微 学实验室。许多青年学者纷纷前来参加研究工作。恩斯特鲁斯卡从1937年开始着手研制商品电子显微镜，1938年制成两台电子显微镜， 带有聚光镜，配以具有极靴的物镜及投影镜，备有更换样品、底片的装置，获得 30 000 倍 放大率的图像。恩斯特鲁斯卡的弟弟哈尔墨特鲁斯卡(Helmut Ruska)和其他医学家立 刻用来研究噬菌体等，获得很大的成功。 1939年西门子公司制造的第一台商品电子显微镜终 于问世。同年，电子显微镜首次在莱比锡国际博览会上展出，引起广泛注意。1940年，在恩 斯特鲁斯卡提议下，西门子一哈斯克公司将上述实验室发展为第一个电子显微镜开放实验

11、室，由哈尔墨特鲁斯卡任主任。实验室装备了四台电子显微镜，接纳各国学者前来做研究 工作，推动了电子显微镜在金属、生物、医学等各个领域的应用与发展。在鲁斯卡工作的影 响下，欧洲各国科学家先后也开始了电子显微镜的研究和制造工作。恩斯特鲁斯卡及其合作者几十年来孜孜不倦地为改进电子显微镜辛勤工作，为现代科 学的发展作出了重要贡献。电子显微镜为人们观察物质微观世界开辟了新的途径。在 50年代 中期制成的中、高分辨率电子显微镜，能够观察晶体缺陷，促进了固体物理、金属物理和材 料科学的发展。在刀年代出现的超高分辨率电子显微镜使人们能够直接观察原子。这对于固 体物理、固体化学、固体电子学、材料科学、地质矿物学和

12、分子生物学的发展起了巨大的推 动作用。恩斯特鲁斯卡在1986年获诺贝尔物理学奖后一年多于1988年5月27日在德国柏林去 世，他的一生完全贡献给了电子显微镜事业。继他之后，不仅有高压电镜和扫描电镜问世， 而且还出现了另一种原理完全不同的显微镜，这就是 1982 年发明的扫描隧道显微镜(简称 STM)。扫描隧道显微镜是通向微观世界的又一个有力武器。人物生平恩斯特鲁斯卡生于海德堡，是德国东方学家、科学历史学家和教育家尤利乌斯鲁斯卡(Julius Ruska)的儿子，恩斯特鲁斯卡的弟弟赫尔穆特鲁斯卡(Helmut Ruska)是医 生，也是电子显微镜的先驱之一。 鲁斯卡在海德堡读完中学后， 1925

13、 年起在慕尼黑工业大 学学习电子学，1927年转到柏林工业大学，1933年完成论文关于电子显微镜的磁性镜头， 并获得博士头衔。 由于电子显微镜的商业化开发不是大学研究所的任务，研究所的仪器也无 法达到这个要求，鲁斯卡开始在电子光学的工业界寻求新的发展。他于1933年至1937年在 柏林电视机股份公司(Berliner Fernseh AG )的研发部门工作，负责电视机接收发送管和带 二级放大器的光电池的开发。在此期间，他同博多冯博里斯(Bodo von Borries)开始 试探性地开发高分辨率的电子显微镜。 1936年底1937年初，他们在西门子公司的电子显微 镜工业研发工作实现了这一目标，

14、在柏林设立了电子显微镜实验室，并于1939年研发出了第 一台能够批量生产的“西门子-超显微镜”。 在研发“西门子-超显微镜”的同时，他和弟弟 赫尔穆特鲁斯卡及其同事开始了它的应用，尤其是在医学和生物学领域。为了使得它能够 迅速地使用在各个领域，他们建议西门子公司建立一所电子显微镜研究所， 1940年建成后直 至1944年底，这个研究所共发表了约200篇不同专业领域的文章。 二战后，鲁斯卡为西门 子公司重建了在柏林的电子光学实验室，使得 1949 年起重新开始生产电子显微镜，有超过 1200家的各国研究所使用他们的产品。除此之外，鲁斯卡开始更多地在科学研究所工作，以 加大对电子显微镜的物理学研究

15、。1947年8月至1948年12月在德国科学学会医学和生物学 研究所工作，1949年1月起接手马克斯普朗克协会弗里茨哈伯研究所(Fritz-Haber-Institut)的电子显微镜部门，直至1974年底退休，这个部门在1957年成 为独立的电子显微镜研究所，并以鲁斯卡的名字命名，鲁斯卡也在此前的1955 年辞去了西门 子公司的工作。 1944 年鲁斯卡在柏林工业大学获得大学任教资格，1949 年成为柏林自由大 学的教授，1959年起也在柏林工业大学任教，直至1971 年，教授电子光学基础和电子显微 镜技术，发表科学文章超过100篇。1988年，恩斯特鲁斯卡在柏林逝世，葬于其弟弟赫 尔穆特鲁斯

16、卡在柏林的墓旁。主要成就鲁斯卡是电子显微镜技术的开拓者之一，1931年4月7日，他和马克斯克诺尔(Max Knoll) 成功用磁性镜头制成第一台二级电子光学放大镜，实现了电子显微镜的技术原理，基于磁场 会因电子带电而偏移的现象，使得通过镜头的电子射线能够像光线一样被聚焦，当时被称为 “超显微镜”。因为电子的波长远小于光线的波长，因此电子显微镜的分辨率明显优于光学显 微镜。鲁斯卡与工程师博多冯博里斯一起完善了他的电子显微镜发明，1938年至1939 年起投入批量生产。所获荣誉鲁斯卡获得过众多的奖项，是多个科学学会的荣誉会员。1970年被授予“保罗埃尔利希 和路德维希达姆施泰特奖”(Paul-Eh

17、rlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis)。1986 年与 扫描隧道显微镜的发明者格尔德宾宁和海因里希罗雷尔一同获得了诺贝尔物理学奖。2005 年11月24日起，柏林工业大学物理研究所的一座以鲁斯卡的名字命名。人物生平恩斯特鲁斯卡生于海德堡，是德国东方学家、科学历史学家和教育家尤利乌斯鲁斯卡(Julius Ruska)的儿子，恩斯特鲁斯卡的弟弟赫尔穆特鲁斯卡(Helmut Ruska)是医 生，也是电子显微镜的先驱之一。 鲁斯卡在海德堡读完中学后， 1925 年起在慕尼黑工业大 学学习电子学，1927年转到柏林工业大学，1933年完成论文关于电子显微镜的磁性镜头，

18、 并获得博士头衔。 由于电子显微镜的商业化开发不是大学研究所的任务，研究所的仪器也无 法达到这个要求，鲁斯卡开始在电子光学的工业界寻求新的发展。他于1933年至1937年在 柏林电视机股份公司(Berliner Fernseh AG )的研发部门工作，负责电视机接收发送管和带 二级放大器的光电池的开发。在此期间，他同博多冯博里斯(Bodo von Borries)开始 试探性地开发高分辨率的电子显微镜。 1936 年底 1937 年初，他们在西门子公司的电子显微 镜工业研发工作实现了这一目标，在柏林设立了电子显微镜实验室，并于 1939年研发出了第 一台能够批量生产的“西门子-超显微镜”。 在

19、研发“西门子-超显微镜”的同时，他和弟弟 赫尔穆特鲁斯卡及其同事开始了它的应用，尤其是在医学和生物学领域。为了使得它能够 迅速地使用在各个领域，他们建议西门子公司建立一所电子显微镜研究所， 1940 年建成后直 至1944年底，这个研究所共发表了约200篇不同专业领域的文章。 二战后，鲁斯卡为西门 子公司重建了在柏林的电子光学实验室，使得 1949 年起重新开始生产电子显微镜，有超过 1200 家的各国研究所使用他们的产品。除此之外，鲁斯卡开始更多地在科学研究所工作，以 加大对电子显微镜的物理学研究。 1947年8 月至1948年12月在德国科学学会医学和生物学 研 究 所 工 作 ， 194

20、9 年 1 月 起 接 手 马 克 斯 普 朗 克 协 会 弗 里 茨 哈 伯 研 究 所(Fritz-Haber-Institut)的电子显微镜部门，直至1974年底退休，这个部门在1957年成 为独立的电子显微镜研究所，并以鲁斯卡的名字命名，鲁斯卡也在此前的1955年辞去了西门 子公司的工作。 1944年鲁斯卡在柏林工业大学获得大学任教资格， 1949年成为柏林自由大 学的教授， 1959年起也在柏林工业大学任教，直至1971 年，教授电子光学基础和电子显微 镜技术，发表科学文章超过100篇。1988年，恩斯特鲁斯卡在柏林逝世，葬于其弟弟赫 尔穆特鲁斯卡在柏林的墓旁。主要成就鲁斯卡是电子显

21、微镜技术的开拓者之一，1931年4月7日，他和马克斯克诺尔(Max Knoll) 成功用磁性镜头制成第一台二级电子光学放大镜，实现了电子显微镜的技术原理，基于磁场 会因电子带电而偏移的现象，使得通过镜头的电子射线能够像光线一样被聚焦，当时被称为 “超显微镜”。因为电子的波长远小于光线的波长，因此电子显微镜的分辨率明显优于光学显 微镜。鲁斯卡与工程师博多冯博里斯一起完善了他的电子显微镜发明，1938年至1939 年起投入批量生产。所获荣誉鲁斯卡获得过众多的奖项，是多个科学学会的荣誉会员。1970年被授予“保罗埃尔利希 和路德维希达姆施泰特奖”(Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis)。1986 年与 扫描隧道显微镜的发明者格尔德宾宁和海因里希罗雷尔一同获得了诺贝尔物理学奖。2005 年11月24日起，柏林工业大学物理研究所的一座以鲁斯卡的名字命名。