Ernst Ruska (1906-1988) byl prominentní německý fyzik, kterému se podařilo získat Nobelovu cenu za fyziku z roku 1986, a to díky práci prováděné v oblasti elektronické optiky, jakož i za jeho přínos při navrhování prvního elektronového mikroskopu. Jeho studie elektronických čoček s krátkou ohniskovou vzdáleností byly určujícím a klíčovým faktorem při následné inovaci a vynálezu elektronového mikroskopu.
Zabýval se experimentálním a matematickým důkazem Buschovy teorie o účinku magnetického pole cívky drátu, skrz který prochází elektrický proud a který se potom používá jako elektronová čočka. Díky tomuto objevu navrhl polschuhovu čočku, která byla od té doby začleněna do všech mikroskopů s magnetickým elektronem s vysokým rozlišením.
Ernst Ruska. Obrázek přes: biografiasyvidas.com
Pozdnější práce, vykonávaný spolu s Maxem Knollem, vedl jej v roce 1931 vynalézat první elektronový mikroskop. S tímto nástrojem byly zavedeny dva z nejdůležitějších procesů pro reprodukci obrazů: principy emise a záření.
V roce 1933 byl schopen použít elektronový mikroskop své vlastní konstrukce, který poprvé dal lepší definici než světelný mikroskop. Během jeho života, Ruska byla udělena několik uznání, takový jak být jmenoval čestný doktoráty od univerzit Berlína, Kiel, Toronto a Modena.
Životopis
Osobní život
Ernst August Friedrich Ruska se narodil ve městě Heidelberg v Německu 25. prosince 1906. Jeho rodiči byli Julius Ferdinand Ruska a Elisabeth Merx. Toto manželství mělo kromě Ernsta ještě pět dětí.
Jeho otec byl profesorem a orientalistou, proslulým svou prací o historii vědy během islámského období. V období první světové války Ernst utrpěl ztrátu Hanse, jeho staršího bratra.
V roce 1937 se Rusko oženilo s Irmelou Ruth Geigis a měla tři děti. Na konci druhé světové války měl další dvě děti, ale plod vztahu, který měl s pracovníkem Siemens. Manželka to nakonec přijala a během Ernstových narozenin se sešel s oběma rodinami.
Byl to člověk zcela oddaný své práci. Zemřel 27. května 1988 v Berlíně.
Studie
Ernst studoval na stejné škole, kde učil jeho otec. Toto období studia bylo rozhodující pro jeho pozdější úspěchy, protože právě v této fázi začal projevovat zájem o elektronické vynálezy.
Po ukončení střední školy pokračoval ve studiu na technické škole v Mnichově, kde začal studovat elektroniku v letech 1925 až 1927. Poté pokračoval ve studiu na mnichovské univerzitě až do roku 1931, kde se mu podařilo získat titul v elektronickém inženýrství.
Absolvoval stáže v Mannheimu, Brown-Boveri & Co a Siemens & Halske Ltda v Berlíně. Během studia na univerzitě v Berlíně začal pracovat ve vysokonapěťovém ústavu, jehož ředitelem byl profesor Adolf Matthias. Tam se seznámil s vysokonapěťovou a vakuovou technologií.
Spolu s dalšími doktorandy a jeho kolegou Maxem Knollem vyvinul vysoce výkonný osciloskop s katodovým paprskem. Jeho zájem byl zaměřen na vývoj materiálů pro konstrukci vakuových nástrojů podle konstrukčních principů.
Na druhé straně se zaměřil na pokračování teoretických přednášek a praktických experimentů o optickém chování elektronových paprsků.
V roce 1934 Ernst Ruska pokračoval ve studiu na univerzitě v Berlíně, kde mu byl udělen akademický titul doktora, poté, co pracoval na elektronických čočkách s krátkou ohniskovou vzdáleností, které byly později klíčem k vynalezení elektronového mikroskopu.
Příspěvky do vědy
V letech 1928 až 1929 provedl svou první teoretickou a experimentální studii Buschovy práce o vlivu magnetického pole přes cívku drátu. Tím projde elektrický proud a lze jej použít jako elektronovou čočku.
Díky realizaci této práce byla Ruska schopna ověřit, že vlny mohly být ohniskovou vzdáleností zkráceny železným krytem. Od té chvíle se objevila čočka, která by byla začleněna do budoucích magnetických mikroskopů s vysokým rozlišením, které měly schopnost detekovat elektrony.
První elektronový mikroskop
V pozdních třicátých létech, spolu s Maxem Knollem, on navrhl první elektronový mikroskop, založený na dřívější práci Louis-Victor De Broglie na vlastnostech elektronů.
V elektronovém mikroskopu se mu podařilo provést magnetická a elektrická pole, aby daly elektronovým paprskům změny podobné lomu optických čoček na světelných vlnách.
Pro provoz elektronového mikroskopu byl zdroj světla nahrazen zdrojem elektronů. Bylo to způsobeno wolframovým kanónem a použitím elektrostatických a magnetických zařízení. Dokázali odklonit elektrony stejným způsobem jako čočky se světelnými paprsky.
Elektronová pistole vytváří paprsek elektronů zrychlený vysokým napětím a zaostřený přes absolutní vakuum a magnetické čočky. Paprsek pak prochází vzorkem, který byl předtím dehydratován a v některých případech pokryt tenkou kovovou vrstvou.
Nakonec je zvětšení dosaženo pomocí skupiny magnetických čoček a obraz je vytvořen na fotografické desce s ultrajemnou zrnitou emulzí, ideální pro velká zvětšení. Bylo to možné také přenosem obrazu do počítače a dopadem na elektrony na citlivou obrazovku.
Uznání
Ernst získal čestný doktorát z univerzit v Kielu, Berlíně, Torontu a Modeně. Rovněž patřil k několika vědeckým sdružením, jako jsou anglická, francouzská a japonská asociace elektronových mikroskopů. Během svého života obdržel následující ocenění a uznání:
- Cena Senckenberga v roce 1939 na univerzitě ve Frankfurtu.
- Stříbrná medaile berlínské akademie věd v roce 1941.
- cena Albert-Lasker od American Public Health Association, San Francisco v roce 1960.
- Zlatá medaile za naftu v roce 1969
- Medaile Duddel z londýnského fyzikálního institutu v roce 1975.
- medaile Albert von Gräfe v roce 1983.
- medaile Roberta Kocha v roce 1986.
V roce 1986 Ernst Ruska sdílel Nobelovu cenu za fyziku s Gerdem Binnigem a Heinrichem Rohrerem. Získal padesát procent ekonomické ceny, přesně za design prvního elektronového mikroskopu a za jeho příspěvky v elektronické optice.
Bohužel Reinhold Rüdenberg, který patřil k Siemensu, před ním přišel s patentem. Ruská si to uvědomila, prohlásila a nakonec získala prioritu. Rüdenberg však získal patent na elektronový mikroskop pro Spojené státy.
Reference
- Deutsche Biographie - Ruska, Ernst. (2019). Převzato z deutsche-biographie.de
- Ernst Ruska (1906-1988). (2019). Převzato z historiadelamedicina.org
- Ernst Ruska - německý inženýr. (2019). Převzato z britannica.com
- Nobelova cena ve fyzice 1986. (2019). Převzato z nobelprize.org
- Ernst Ruska - vynálezce elektronového mikroskopu. (2019). Převzato z leo-em.co.uk