Ernst Ruska (1906-1988) je bil ugleden nemški fizik, ki mu je uspelo pridobiti Nobelovo nagrado za fiziko leta 1986, in sicer zaradi dela na področju elektronske optike, pa tudi zaradi svojega prispevka pri oblikovanju prvega elektronskega mikroskopa. Njegove študije elektronskih leč s kratkimi goriščnimi razdaljami so bile odločilni in ključni dejavnik pri nadaljnjih inovacijah in izumu elektronskega mikroskopa.
Ukvarjal se je z eksperimentalnim in matematičnim dokazom Buschove teorije o vplivu magnetnega polja žice tuljave, skozi katero prehaja električni tok in ki se nato uporablja kot leča elektrona. Zahvaljujoč temu odkritju je zasnoval lečo polschuh, ki je bila od takrat vgrajena v vse magnetne elektronske mikroskope z visoko ločljivostjo.
Ernst Ruska. Slika prek: biografiasyvidas.com
Kasnejše delo, izvedeno skupaj z Maxom Knolom, ga je leta 1931 pripeljalo do izumljanja prvega elektronskega mikroskopa. S tem instrumentom sta bila predstavljena dva najpomembnejša procesa za reprodukcijo slik: načela emisije in sevanja.
Leta 1933 mu je uspelo uporabiti elektronski mikroskop lastne konstrukcije, ki je prvič dal boljšo opredelitev kot svetlobni mikroskop. V času svojega življenja je bil Ruski podeljen več priznanj, na primer imenovan za častne doktorate z univerz v Berlinu, Kielu, Torontu in Modeni.
Življenjepis
Osebno življenje
Ernst August Friedrich Ruska se je rodil v mestu Heidelberg v Nemčiji, 25. decembra 1906. Njegova starša sta bila Julius Ferdinand Ruska in Elisabeth Merx. V tej poroki je bilo poleg Ernsta še pet otrok.
Njegov oče je bil profesor in orientalist, znan po svojem delu na zgodovini znanosti v islamskem obdobju. V obdobju prve svetovne vojne je Ernst utrpel izgubo Hansa, starejšega brata.
Leta 1937 se je Ruska poročila z Irmelo Ruth Geigis in imela tri otroke. Ob koncu druge svetovne vojne je imel še dva otroka, a plod razmerja, ki ga je imel z delavcem družbe Siemens. Žena ga je končno sprejela, na Ernstove rojstne dneve pa se bo ponovno združil z obema družinama.
Bil je človek, popolnoma predan svojemu delu. Umrl je 27. maja 1988 v Berlinu.
Študije
Ernst je študiral na isti šoli, kjer je poučeval njegov oče. To obdobje študija je bilo ključno za njegove poznejše dosežke, saj je prav na tej stopnji začel kazati zanimanje za elektronske izume.
Po končani srednji šoli je nadaljeval študij na Tehniški šoli v Münchnu, kjer je začel študirati elektroniko med leti 1925 in 1927. Nato je nadaljeval študij na univerzi v Münchnu do leta 1931, kjer mu je uspelo pridobiti diplomo iz elektronskega inženirstva.
Pripravništvo je opravil v Mannheimu, Brown-Boveri & Co in Siemens & Halske Ltda v Berlinu. Med študijem na berlinski univerzi je začel delati na visokonapetostnem inštitutu, katerega direktor je bil profesor Adolf Matthias. Tam se je seznanil z visokonapetostno in vakuumsko tehnologijo.
Skupaj z drugimi doktorskimi študenti in njegovim kolegom Maxom Knollom je razvil visoko zmogljiv katodni osciloskop. Njegovo zanimanje je bilo usmerjeno v razvoj materialov za izdelavo vakuumskih instrumentov po konstrukcijskih načelih.
Po drugi strani se je osredotočil na nadaljevanje teoretičnih predavanj in praktičnih eksperimentov o optičnem obnašanju elektronskih žarkov.
Ernst Ruska je leta 1934 po delu na elektronskih objektivih s kratkimi goriščnimi razdaljami, ki so bile pozneje ključne za izum elektronskega mikroskopa, nadaljeval študij na berlinski univerzi, kjer mu je podelil akademski naziv zdravnika.
Prispevki k znanosti
Med letoma 1928 in 1929 je opravil prvo teoretično in eksperimentalno študijo o Buschovem delu o vplivu magnetnega polja skozi tuljavo žice. Ta prenaša električni tok in se lahko uporablja kot leča z elektroni.
Zahvaljujoč realizaciji tega dela je Ruska uspela preveriti, ali se valovi zaradi žariščne dolžine lahko skrajšajo skozi železni pokrov. Od tega trenutka se je pojavila leča, ki bo vgrajena v prihodnje magnetne mikroskope z visoko ločljivostjo, ki so imeli sposobnost zaznavanja elektronov.
Prvi elektronski mikroskop
V poznih tridesetih letih prejšnjega stoletja je skupaj z Maxom Knolom zasnoval prvi elektronski mikroskop, ki temelji na prejšnjem delu Louisa-Victorja De Broglieja o lastnostih elektronov.
V elektronskem mikroskopu mu je uspelo, da magnetno in električno polje odda elektronskim snopom spremembe, podobne lomu optičnih leč na svetlobnih valovih.
Za delovanje elektronskega mikroskopa je svetlobni vir zamenjal vir elektrona. To je povzročilo volframski top in uporaba elektrostatičnih in magnetnih naprav. Uspeli so odbiti elektrone na enak način kot leče s svetlobnimi žarki.
Elektronska pištola proizvaja snop elektronov, ki ga pospeši visoka napetost in usmeri skozi absolutni vakuum in magnetne leče. Nato žarek prečka vzorec, ki je bil predhodno dehidriran in je v nekaterih primerih prekrit s tanko kovinsko plastjo.
Končno je povečanje doseženo s skupino magnetnih leč, slika pa se oblikuje na fotografski plošči z ultra fino zrnato emulzijo, kot nalašč za večje širitve. Izvedljivo je bilo tudi s prenosom slike v računalnik in vplivanjem elektronov na občutljiv zaslon.
Priznanja
Ernst je prejel častni doktorat z univerz v Kielu, Berlinu, Torontu in Modeni. Prav tako je pripadal večim znanstvenim združenjem, kot so angleška, francoska in japonska združenja elektronskih mikroskopov. V življenju je prejel naslednje nagrade in priznanja:
- Nagrada Senckenberg leta 1939 Univerze v Frankfurtu.
- Medalja Silberne z Berlinske akademije znanosti, 1941.
- Nagrada Albert-Lasker z ameriškega združenja za javno zdravje leta 1960 v San Franciscu.
- Zlata odličje Diesel leta 1969
- Medalja Duddel z Londonskega inštituta za fiziko leta 1975.
- Medalja Alberta von Gräfeja leta 1983.
- Medalja Roberta Kocha leta 1986.
Leta 1986 je Ernst Ruska delil Nobelovo nagrado za fiziko z Gerdom Binnigom in Heinrichom Rohrerjem. Dobil je petdeset odstotkov ekonomske nagrade, prav za oblikovanje prvega elektronskega mikroskopa in za svoje prispevke v elektronski optiki.
Na žalost je Reinhold Rüdenberg, ki je pripadal družbi Siemens, pred njim vložil patent. Ruska je, zavedajoč se tega, trdila in na koncu dobila prednost. Vendar je Rüdenberg dobil patent za elektronski mikroskop za ZDA.
Reference
- Deutsche Biographie - Ruska, Ernst. (2019). Vzeti z deutsche-biographie.de
- Ernst Ruska (1906-1988). (2019). Vzeto z historadelamedicina.org
- Ernst Ruska - nemški inženir. (2019). Vzeti z britannica.com
- Nobelova nagrada za fiziko 1986. (2019). Vzeti z nobelprize.org
- Ernst Ruska - Izumitelj elektronskega mikroskopa. (2019). Vzeto iz leo-em.co.uk