19.03.2005 12:09:51
[kliknutím k originálu v angličtině][použit
strojový překlad eurotran]
Robert Jemison Van de Graaff
narozen 20. prosince 1901, Tuscaloosa, Alabama, U.S.A.
zemřel 16. ledna 1967, Boston, U.S.A.
|
Americký fyzik a vynálezce dodávky de Graaff generátor, typ vysoce-napěťového elektrostatického generátoru, který slouží jako druh urychlovače částic. Toto zařízení našlo rozšířené používání nejen ve výzkumu atomu ale také v medicíně a průmyslu. |
|
Robert Jemison Van de Graaff byl narozen 20. prosince 1901 v Tuscaloose, Alabama. Jeho matka byla Minnie Cherokee Hargrove a jeho otec byl Adrian Sebastian Van de Graaff. Robert navštěvoval Tuscaloosa státní školy a pak navštěvoval univerzitu Alabamy kde on získal BS hodnost v 1922 a MS míra v 1923. Obě míry byly ve strojírenství. |
|
Po promování od vysoké školy, pro kterou on pracoval Alabama pohání společnost na rok jako asistent výzkumu. On studoval u Sorbonne v Paříži od 1924 k 1925 a zatímco tam, navštívené přednášky Marie Curie na radiaci. V 1925 on šel do oxfordské univerzity v Anglii jako Rhodos učenec. U Oxfordu on přijal BS ve fyzice v 1926 a Ph.D. ve fyzice v 1928. Chvíle u Oxfordu, on stal se vědomý naděje na nukleární experimenters takový jako Ernest Rutherford, že částečky mohly někdy být zrychleny k rychlostem dostatečným dezintegrovat jádra. Rozmělňováním atomová jádra hodně mohla být učená o povaze jednotlivých atomů. To je od těchto názorů, že Robert Van de Graaff viděl potřebu urychlovače částic. |
V 1929 Van de Graaff se vrátil do Spojených států se připojit
k Palmer fyzikální laboratoři na Princeton univerzitě jak národnímu
aspirantovi. V pádu toho roku on sestrojil první pracovní
model jeho elektrostatického akcelerátoru, který vyvinul 80,000
voltů. Zlepšení byla dělána k základnímu designu a v
listopadu, 1931 u inaugurační večeře amerického institutu
fyziky, předváděcí model byl vystaven to produkovalo přes 1,000,000
voltů. Vynález byl ohlásen u schůze americké fyzické společnosti
v 1931.
|
|
|
V 1931, když Karl T. Compton se stal prezidentem Massachusetts institutu technologie, Van de Graaff byl pozván přijít k MIT jako spolupracovník pro výzkum. V 1931 Van de Graaff postavil jeho první velký stroj v nepoužívaném leteckém hangáru u kulatého kopce, majetek plukovníka E.H.R. zelený, na jihu Dartmouth, Massachusetts. Stroj používal dvě naleštěné hliníkové koule, každý 15 noh v průměru se zvyšovalo na 25 noze vysoce izolovat sloupce, který bylo 6 noh v průměru. Sloupce byly zahájeny na otevřených nákladních vagónech, které posílily koule k 43 nohám nad úrovní země. Stroj měl jeho debutovat 28. listopadu 1933 a byl schopný produkovat 7,000,000 voltů. Tento úspěch byl ohlásen v New Yorku časy na listopad 29, 1933 v příběhu titulovaný “muž mrští úderem 7,000,000 voltů”. V 1937 stroj byl dojatý k natlakované uzávěře u MIT. |
John D. Cockcroft a Ernest Walton Cavendish laboratoř v Anglii stavěla úspěšný urychlovač částic v 1932. Tento stroj používal napětí-multiplier obvody produkovat požadovaná vysoká napětí pro zrychlení částečky. To bylo objemné a komplikované a limitovalo v jeho schopnosti napětí. Na rozdíl od Cockcroft-Walton stroj, dodávka de Graaff stroj byl jednoduchý a kompaktní a byl snadnější regulovat a schopný výrobních vyšších napětí a proto vyšších accelerations.
Van de Graaff generátory
|
Dodávka de Graaff generátor je působivý elektrostatický generátor, který je schopný produkování enormně velký statické elektrické potentials. Ve skutečnosti, obří Van de Graaff generátory mohou produkovat miliions voltů vést k hrozivým ukázkám koruny a blesku. Skromnější “místnost třídy” tříděná dodávka de Graaff generátory typicky produkce 100,000 V k 500,000 V. původně generátor byl stavěn používat čistou hedvábnou pásku vedenou malým motorem. Poplatky na pásce byly sbírány na terminálu, který vlastně byl cínová plechovka. Jeho časná zařízení byla schopná vyvíjení 80,000 voltů. Samozřejmě, toto zařízení bylo omezeno okrajovými účinky cínové plechovky. Nicméně, jeho vedení teorie k Vanovi de Graaff generátory, které produkovaly nahoru k 10 voltům miliónu. Interestingly, Van de Graaff nemůže byli první vyvinout pás řízený elektrostatický generátor. V 1893, Von Busch představoval zařízení mít dvě kladky a vodorovný pás s poplatkovým sběratelským hřebenem a izolovanou koulí. Dokonce časnější než toto, Rouland vynalezl elektrostatický generátor v 1785 používání spojitý hedvábný páskový běh mezi dvěma vodorovnými kladkami s trubkou sběratele ve středu. Bez ohledu na jeho “opravdového” vynálezce, Van de Graaff generátory byly pomocné v množství polí, včetně zrychlení částečky, electrostatics, ESD, také jak poskytovat hrozivou ukázku síly elektřiny. |
|
V Van de Graaff generátory, elektrický náboj je transportován k vysoce-terminál napětí na rychle dojemném pásu izolační hmoty vedené kladkou zvyšoval se na zakotveném konci struktury; druhá kladka je přiložena uvnitř velký, kulatý vysoce - terminál napětí, jak ukázaný nalevo. Pás je účtován hřebenem ostrých jehel se body blízkými pásu krátká vzdálenost z místa u kterého to pohyby se vyjasní zakotvené kladky. Hřeben je propojený na dodávku elektřiny, která zvyšuje jeho napětí k nemnoho tens kilovolts. Plyn blízko hrotů jehly je ionized intenzivním elektrickým polem, a ve výsledném korónovém výboji ionty jsou řízeny k povrchu pásu. Návrh pásu projde poplatek do vysoce-terminál napětí a přenese to do dalšího hřebenu jehel, od kterého to přejde na vnější plochu terminálu. Opatrně navržený Van de Graaff generátor izolovaný natlakovaným plynem může být účtován k potenciálu asi 20 megavolts. Zdroj iontů uvnitř terminálu pak produkuje pozitivní částečky, které jsou se zrychlovaly, zatímco oni se pohybují klesající k potenciálu země přes evakuovanou trubku. |
|
Ve většině konstantě-akcelerátory napětí, Van de Graaff generátory jsou zdroj vysokého napětí a většina elektrostatických protonových akcelerátorů ještě v použití být dvoufázový tandem akcelerátory. Tato zařízení poskytují paprsek s dvakrát energie, která mohla být dosažená jednou aplikací vysokého napětí. Číslo nalevo je diagram akcelerátoru tandemu. An zdroj iontů dá paprsek protonů, který být vyrazil k nízké energii asistentem vysoce-nabídka napětí. Tento paprsek projde oblastním obsahováním plynu u nízkého tlaku, kde některé ty protony jsou přeměněny na negativní vodíkové ionty přidáním dvou elektronů. Jak směs nosičů proudu se pohybuje přes magnetické pole, ti se záporným nábojem být odchýlen do trubky akcelerátoru, a ti s kladným nábojem být odchýlen pryč. Paprsek negativních iontů je pak zrychlen k pozitivní vysoce-terminál napětí. V tomto terminálu, částečky projdou tenkou uhlíkovou fólií, která sundá dva elektrony, měnící se mnoho z negativních iontů zpět do pozitivních iontů (protony). Tito, nyní odpuzoval kladným pólem, být dále zrychlil skrz druhý díl metra. U výstupního konce akcelerátoru, protony jsou magneticky odděleny, jako dříve, od jiných částeček v kladině a směřoval k cíli. |
V tři - nebo čtyři-představit akcelerátory tandemu, dva
Van de Graaff generátory jsou zkombinované s nutnými dalšími
obstaráními pro změnu obvinění z iontů. Van de Graaff a
Cockcroft-Walton generátory také jsou využity pro elektrony
zrychlování. Míry u kterého poplatek je transportován v
elektronových paprskách odpovídat proudům několika
milliamperes; paprsky doručují energie u mír nejlépe vyjádřila
v podmínkách kilowattů. Tyto intenzivní paprsky jsou užité
na sterilizaci, průmyslový rentgen, terapii rakoviny a
polymerization plastů.
|
V 1935 Van de Graaff odměnil patent za jeho vynález (patentovat nás 1,991,236). On byl provázený v přípravě jasné přihlášky Karla T. Comptona a Vannevar keře, který byl vicepresident MIT. Van de Graaff také pracoval s Johnem G. Trumpem, profesor elektrotechniky u MIT a s Williamem W. Buechner, profesor fyziky u MIT v úsilí dosáhnout vyšších napětí, stejnorodějších částečkových paprsků a více kompaktních designů. Lékařský Van de Graaff produkoval X paprsky pro zacházet s rakovinnými nádory s přesně pronikavé záření bylo nejprve použité klinicky v 1937 u Harvard lékařské fakulty. V 1935 on byl volil člena americké akademie umění a vědy. V 1936 Van de Graaff si vzal Catherinu Boydenovou. Oni měli dva syny, John a William. |
Během 1937 Paříž univerzální výstavy, působivý Van de Graaff byl instalován v nově se otevřel Palais de la Decouverte, který byl (a ještě je) našel v Velký Palais. Tento aparát, postavený A. Lazard pod směrem slavného francouzského fyzika Frederic Joliot (1900-1958), byl předpokládaný, že je používán atter výstavu jak silný zdroj radiolelements. Tento stroj byl složen ze dvou Van de Graaff generátory hromadit důvěry různé polarity u celkového tonu 5 Mvolt. Generátory bylo 14 metrů vysoké a namontované na příčkách. Koule u vrcholu nich měly průměr 3 metrů. Každý generátor měl tři nezávislý nekonečný-pásy vedené oddělenými motory a nabitý 10,000 voltů nařídí zdroj proudu. Systém byl entirelv uzavřené v gigantické Faradav kleci. Tento stroj, který ohromil návštěvníky v trhu s jeho jiskrou několik metrů dlouho bylo zapnuté titulní mnoho časopisů, ale měl bohužel smutný osud. Protože světové války Il to bylo zapomenuto v Palais de la Decouverte a jediný v 1942 bylo to možné se pustit do jeho odstranění k Joliot laboratorv v Yvry blížit se k Paříži. Stroj musel být opraven a nemnoho mechanických kusů muselo být substituted, ale, náležitý k nedostatku a kritické válečné situaci, nic mohlo být děláno. Proto, tento okázalý Van de Graaff byl nikdy užitý na nějaký vědecký výzkum a to nakonec mízdřilo.
Během WW II Van de Graaff byl ředitel vysokého napětí Radiographic projekt, podporovaný Office vědeckého výzkumu a vývoj. Spolu s Williamem W. Buechner on řídil adaptace elektrostatického generátoru k preciznosti radiographic zkoušku amerického námořního arzenálu. Po válce, v 1945, Van de Graaff přijal Rockefeller nadaci dotace na vývoj zlepšeného akcelerátoru u MIT. 19. prosince 1946 Van de Graaff a Trump vytvořil vysokou napěťovou inženýrskou společnost (HVEC) v Burlingtonu, Massachusetts. HVEC byl tvořen pro komerční výrobu urychlovačů částic. Denis M. Robinson, profesor elektrotechniky z Anglie, se stal prezidentem nové korporace. John G. Trump se stal technickým ředitelem a Van de Graaff se stal hlavním fyzikem a členem tabule. HVEC se stal vedoucím dodavatelem elektrostatických generátorů, které byly používány na rakovinové terapii, průmyslový rentgen a ve studiu nukleární struktury. V roce 1947 Van de Graaff dostal Duddel vyznamenání fyzické společnosti velký Británie.
V roce 1951 Luis W. Alvarez univerzity Kalifornie u Berkeleya nově objevený princip tandemu nejprve vyvinutý Willardem Bennettem v 1937. Dodávka tandemu de Graaff stroj zrychluje záporně nabitou částečku (typicky mít poplatek - 1 nebo mít 1 zvláštní elektron) k pozitivně nabitému terminálu. Jak částečka projde terminálem, elektrony jsou odstraněny od částečky. Toto přiměje částečku, aby stal se nesporně si účtoval a proto se zrychloval pryč od pozitivně nabitého terminálu. Když těžké ionty takový jak zlato nebo uran jsou používáni tolik jak 25 k 30 elektronů může být odstraněno. Terminál vysokého napětí je tak použitý zrychlit iont dvakrát (tandem).
V pozdních padesátých létech Van de Graaff vynalezl izolující jádrový transformátor. Izolující jádrový transformátor tvořil vysoký napěťový stejnosměrný proud používat magnetický tok poněkud než elektrostatické nabíjení. Van de Graaff také vymyslel mnoho metod kontrolních částečkových paprsků během a po zrychlení tak oni mohli být přizpůsobení k individuálním výzkumným požadavkům. Dodávka používání de Graaff fyzici akcelerátorů hromadili obrovitá množství informace o nukleárních disintegrations a reakce. Tato data vedla přímo k důmyslným teoriím nukleární struktury.
Van de Graaff vydal mnoho vědeckých prací a přijal četné patenty, včetně těch vysoce-napětí elektrostatický generátor a izolování-jádrový transformátor. Jeho práce na elektrostatických generátorech byla široce uznaná uvnitř vědecké společnosti. Van de Graaff přijal několik čestných hodností a ceny,
Van de Graaff zůstal spolupracovníkem profesora fyziky u MIT until 1960 když on odstoupil věnovat se jeho rostoucí spoluúčasti v HVEC. V roce 1966 on získal cenu Toma W. Bonnera pro jeho příspěvek a pokračující vývoj elektrostatického akcelerátoru, “zařízení, které nezměrně urychlilo jadernou fyziku” americkou fyzickou společností. Cena byla jmenována pro vědce, který používal dodávku de Graaff urychlovač částic dosáhnout výsledků jeho základního výzkumu.
Robert J. Van de Graaff umřel na ránu 16. ledna 1967 v
Bostonu ve věku 65. U jeho času smrt tam byla u konce 500 dodávky
de Graaff urychlovače částic v použití v víc než 30 zemí.
Tento
text byl sestaven z biografií Vana de Graaff dostupný v internetu:
( 1,
2, 3,
4,
5,
6,
7, 8,
9, 10 ).
