Fransa Michela Penninga

Fransa Michela Penninga
Urodzić się	12 września 1894 Gorinchem , Holandia
Zmarł	6 grudnia 1953 ( 07.12.1953 ) (w wieku 59) Utrecht , Holandia
Narodowość	Holenderski
Alma Mater	Uniwersytet w Lejdzie
Znany z	Jonizacja Penninga Pułapka Penninga Próżniomierz Penninga
Kariera naukowa
Pola	Fizyka, chemia jonów w fazie gazowej
Instytucje	Laboratorium Natuurkundig firmy Philips
Doradca doktorski	Heike Kamerlingh Onnes

Frans Michel Penning (12 września 1894 - 6 grudnia 1953) był holenderskim fizykiem doświadczalnym . Otrzymał doktorat na Uniwersytecie w Leiden w 1923 roku i badał wyładowania gazowe pod niskim ciśnieniem w Laboratorium Philipsa w Eindhoven, opracowując nowe lampy elektronowe podczas II wojny światowej. Wraz z kolegami przeprowadzono wiele szczegółowych obserwacji jonizacji gazu , uzyskując godne uwagi wyniki dla helu i pól magnetycznych. Dokonał precyzyjnych pomiarów współczynników rozładowania Townsenda i spadku napięcia katody. Penning wniósł istotny wkład w rozwój spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości .

Biografia

Wczesne życie i edukacja

Penning urodził się w zachodniej Holandii w mieście Gorinchem 12 września 1894 r. Penning studiował na Uniwersytecie w Leiden. Studiował matematykę i fizykę jako absolwent pod Heike Kamerlingh Onnes . Praca doktorska Penninga obejmowała pomiary właściwości termodynamicznych różnych gazów w ekstremalnie niskich temperaturach. Penning otrzymał doktorat 25 czerwca 1923 r. na podstawie rozprawy zatytułowanej Metingen over isopyknen van gassen bij lage temperaturen (Pomiary na izometrycznych liniach gęstości gazów w niskich temperaturach).

Rodzina

Jego ojciec Louwrens Penning był popularnym powieściopisarzem w holenderskiej społeczności literackiej; najbardziej znany z romantyzowania wojny anglo-burskiej. Jego matką była Adriana Jenneke Machelina Heijmans. Penning poślubił Margje Derksen w 1921 roku i mieli czworo dzieci o imionach Lourens, Hendricus, Paul i Nellie.

Laboratorium Natuurkundig firmy Philips

Wczesna kariera

W 1924 roku Penning został zatrudniony jako fizyk doświadczalny w holenderskiej sekcji działu badawczego Phillipsa w dzielnicy Strijp w Eindhoven. Gilles Holst, były asystent Heike Kamerlingh Onnes i szef Philips Natuurkundig Laboratorium (NatLab), zlecił Penningowi kontynuowanie badań nad zjawiskami wyładowań gazowych w celu opracowania nowych lamp. Penning zbadał potencjały energii przebicia wyładowań gazu obojętnego pod niskim ciśnieniem. W 1926 roku Penning zauważył, że elektrony pod napięciem stałym w wyładowaniach rtęciowych o niskim ciśnieniu osiągają duże prędkości z powodu oscylacji gazu o wysokiej częstotliwości. Te obserwacje zakwestionowały obserwacje Irvinga Langmuira. Penning zbadał również wpływ gęstości gazu i odległości elektrod na napięcie i stabilność wyładowań mieszaniny gazów szlachetnych, mierząc krzywe Paschena.

Philips Natuurkundig Labarotorium (NatLab) zlokalizowane w dzielnicy Strijp w Eindhoven w Holandii

Jonizacja Penninga

Jonizacja Penninga jest formą chemi-jonizacji , procesu jonizacji obejmującego reakcje między neutralnymi atomami lub cząsteczkami. Efekt Penninga, jak się go często nazywa, opisuje reakcję łańcuchową jonizacji wywołaną zderzeniem wysokoenergetycznym pomiędzy wzbudzonymi metastabilnymi atomami gazu obojętnego (ig argonu) i zanieczyszczeniami gazu śladowego, których potencjał jonizacji jest mniejszy niż zmagazynowany potencjał metastabilnej cząsteczki. Zderzenia te powodują uwolnienie elektronów; które mogą wchodzić w interakcje z innymi stabilnymi cząsteczkami gazu szlachetnego, tworząc więcej metastabilnych, co skutkuje większą liczbą reakcji jonizujących. Penning po raz pierwszy zgłosił ten efekt w 1927 roku. Efekt Penninga jest stosowany w neonowych lampach wyładowczych i świetlówkach , gdzie lampa jest wypełniona mieszaniną Penninga w celu poprawy właściwości elektrycznych.

Miernik Penninga

Penning wynalazł typ miernika próżni z zimną katodą, znany jako miernik Penninga , który został skomercjalizowany przez firmę Phillips.

Schemat patentowy z 1936 r. Przedstawiający metodę i urządzenie służące do pomiaru gazów o niskim ciśnieniu za pomocą zimnej katody, opracowany przez Penninga podczas pracy w NatLab

Próżniomierz Penninga (otwarty)

Penning badał wpływ pól magnetycznych na wyładowania gazowe pod niskim ciśnieniem. Ustalił, że prąd energetyczny przepływający przez rurkę wyładowczą w polu magnetycznym może być wykorzystany do wiarygodnego pomiaru ciśnienia. W swojej pierwszej próbie zmierzenia prądu energetycznego Penning użył triodowego systemu miernika jonów z liniowym torem lotu elektronów. Ta metoda zadziałała, ale była krucha i nieskuteczna przy bardzo niskich ciśnieniach. W swojej drugiej próbie wyposażył swoją lampę próżniową w katodę w kształcie pierścienia i dwie płytki anodowe powyżej i poniżej w polu magnetycznym. Elektrony przebywały teraz dłuższą ścieżkę lotu poza pierścieniem, między elektrodami na spiralnej orbicie. Zwiększenie toru lotu elektronu pozwoliło na większą liczbę zderzeń z metastabilnymi atomami. To wzmocniło sygnał elektronów, który był wystarczający do pomiaru ciśnienia gazu. Manometr Penninga (wakuometr) pojawił się jako praktyczne zastosowanie.

Pułapka Penninga

Pułapka Penninga przechowuje naładowane cząstki za pomocą pól magnetycznych i elektrycznych. Został nazwany na cześć Penninga przez Hansa Georga Dehmelta , który zbudował pierwszą pułapkę. Dehmelt czerpał inspirację z wakuometru zbudowanego przez Penninga, w którym prąd przepływający przez rurkę wyładowczą w polu magnetycznym jest proporcjonalny do ciśnienia. Pułapki Penninga są obecnie używane do pomiarów magnetycznych i są aktywnym tematem badawczym. Wprowadzenie tej pułapki doprowadziło do nowych podejść do spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości ze spektrometrami mas, takimi jak cyklotron jonowy, spektrometr rezonansowy lub pułapka jonowa.

Późna kariera

Przez krótki okres podczas drugiej wojny światowej Penning pracował w Phillips Tube Factory, opracowując lampy elektronowe wysokiej częstotliwości. Penning wraz z MJ Druyveseynem napisał recenzję swojej pracy nad wyładowaniami gazowymi, która została opublikowana w 1940 roku w amerykańskim czasopiśmie „ Reviews of Modern Physics” . Ze względu na okupację niemiecką w Holandii, Penning zapoznał się z opublikowanym tekstem dopiero w 1946 roku. Po wojnie skupił się na zjawiskach opadania katody podczas reakcji wyładowań jarzeniowych. Penning stworzył lampę katodową o bardziej stabilnym napięciu, usuwając warstwę tlenku z katody; pozwoliło to na spójny pomiar spadku katody. W latach pięćdziesiątych stan zdrowia Penninga zaczął się pogarszać. Zmarł 6 grudnia 1953 roku w Utrechcie.

Wybrane patenty

• Urządzenie wyładowcze wypełnione gazem sterowane polem magnetycznym, US2543702A, 11.04.1941
• Urządzenie składające się z jarzeniowej lampy wyładowczej, US2577352A, 1948-01-14
• Powlekanie przez rozpad katody, US2146025A, 1935-12-28
• Urządzenie elektroniczne, US2211668A, 1937-01-23

Wybrane publikacje

• Penning, FM, Metingen nad temperaturą izopyknen van gassen bij lage . doktorat rozprawa. Lejda, 1923.
• Penning, FM, „Rozpraszanie elektronów w zjonizowanym gazie”, Nature , Philips Natuurkundig Laboratorium 118: 301. doi: 10.1038/118301a01926. Eindhoven, Holandia, 1926.
• Druyvesteyn, MJ i Penning FM, „Mechanizm wyładowań elektrycznych w gazach o niskim ciśnieniu”. Recenzje współczesnej fizyki , Philips Natuurkundig Laboratorium 12 (2): 87–174. doi:10.1103/RevModPhys.12.87. Eindhoven, Holandia, 1940 r.
• Penning, FM, „Wyładowania elektryczne w gazach”. Tłumaczenie „Electrische gasontladingen”. Biblioteka techniczna firmy Philips , Macmillan. Nowy Jork, 1957.
• Penning, FM, „Zjawisko skurczu w neonowym wyładowaniu jarzeniowym z molibdenem”. Philips Technical Library Eindhoven, Holandia, 1945

Zobacz też

• Kalendarium technologii niskotemperaturowych