Frans Michel Penning (12 de septiembre de 1894 - 6 de diciembre de 1953) fue un físico experimental holandés . [1] Recibió su doctorado de la Universidad de Leiden en 1923, [2] y estudió descargas de gas a baja presión en el Laboratorio Philips en Eindhoven, desarrollando nuevos tubos de electrones durante la Segunda Guerra Mundial. Se realizaron muchas observaciones detalladas de la ionización de gas con colegas, encontrando resultados notables para helio y campos magnéticos. Hizo mediciones precisas de los coeficientes de descarga de Townsend y la caída de voltaje del cátodo. Penning hizo importantes contribuciones al avance de la espectrometría de masas de alta resolución .
Frans Michel Penning | |
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Nació | 12 de septiembre de 1894 |
Fallecido | 6 de diciembre de 1953 (59 años) Utrecht , Holanda |
Nacionalidad | Países Bajos |
alma mater | Universidad de Leiden |
Conocido por | Ionización Penning Trampa Penning Vacuómetro Penning |
Carrera científica | |
Campos | Física, química de iones en fase gaseosa |
Instituciones | Laboratorio Philips Natuurkundig |
Asesor de doctorado | Heike Kamerlingh Onnes |
Biografía
Temprana edad y educación
Penning nació en el oeste de Holanda en la ciudad de Gorinchem el 12 de septiembre de 1894. [1] [Se necesita una mejor fuente ] Penning asistió a la Universidad de Leiden. Estudió matemáticas y física como estudiante de posgrado con Heike Kamerlingh Onnes . El trabajo de doctorado de Penning implicó medir las propiedades termodinámicas de varios gases a temperaturas extremadamente bajas. Penning recibió su doctorado el 25 de junio de 1923, con una disertación titulada Metingen over isopyknen van gassen bij lage temperaturen (Medidas en líneas de densidad isométrica de gases a bajas temperaturas). [2]
Familia
Su padre, Louwrens Penning , fue un novelista popular en la comunidad literaria holandesa; más conocido por romantizar la guerra anglo-bóer. [3] Su madre era Adriana Jenneke Machelina Heijmans. Penning se casó con Margje Derksen en 1921 y tuvieron cuatro hijos llamados Lourens, Hendricus, Paul y Nellie. [4]
Laboratorio Philips Natuurkundig
Carrera temprana
En 1924, Penning fue contratado como físico experimental en la sección holandesa del departamento de investigación de Phillips ubicado en el distrito Strijp de Eindhoven. Gilles Holst, ex asistente de Heike Kamerlingh Onnes y director del Laboratorio Philips Natuurkundig (NatLab), encargó a Penning que continuara investigando los fenómenos de descarga de gas para desarrollar nuevas lámparas. [5] Penning investigó los potenciales de energía de ruptura de las descargas de gas inerte a baja presión. En 1926, Penning observó que los electrones bajo corriente de voltaje directo en descargas de mercurio a baja presión alcanzan altas velocidades debido a oscilaciones de alta frecuencia en el gas. Estas observaciones desafiaron las observaciones de Irving Langmuir. [6] Penning también investigó la densidad del gas de impacto y la distancia del electrodo sobre el voltaje y la estabilidad de las descargas de mezclas de gases nobles midiendo las curvas de Paschen. [5]
Ionización Penning
La ionización de Penning es una forma de quimiionización , un proceso de ionización que implica reacciones entre átomos o moléculas neutros. [7] El efecto Penning, como se le llama a menudo, describe una reacción en cadena de ionización causada por una colisión de alta energía entre átomos metaestables de gas inerte excitado (ig argón) e impurezas de gases traza cuyo potencial de ionización es menor que el potencial almacenado de molécula estable. Estas colisiones provocan la liberación de electrones; que pueden interactuar con otras moléculas estables de gases nobles para crear más metaestables, lo que resulta en más reacciones ionizantes. Penning reportado primero el efecto en 1927. [8] El efecto Penning se utiliza en de descarga de gas lámparas de neón y lámparas fluorescentes , en los que la lámpara se llena con una mezcla de Penning para mejorar las características eléctricas.
Calibrador de pluma
Penning inventó un tipo de medidor de vacío de cátodo frío conocido como medidor Penning , [9] que comercializó Phillips.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Patent_image_2-US2197079A_Penning_Gauge.png/220px-Patent_image_2-US2197079A_Penning_Gauge.png)
Penning investigó el efecto de los campos magnéticos en las descargas de gas a baja presión. Determinó que la corriente de energía a través de un tubo de descarga en un campo magnético podría usarse para medir la presión de manera confiable. En su primer intento de medir la corriente de energía, Penning utilizó un sistema de medición de iones de triodo con una trayectoria de vuelo de electrones lineal. Este método funcionó, pero era frágil e ineficaz a presiones muy bajas. En su segundo intento, equipó su tubo de vacío con un cátodo en forma de anillo y dos placas de ánodo arriba y abajo en un campo magnético. Los electrones ahora viajaron por una ruta de vuelo más larga fuera del anillo, entre electrodos en una órbita en espiral. [10] El aumento de la trayectoria de vuelo de los electrones permitió más colisiones con átomos metaestables. Esto amplificó la señal de electrones, que fue suficiente para medir la presión del gas. El manómetro Penning (vacuómetro) surgió como una aplicación práctica. [5]
Trampa de penning
La trampa de Penning almacena partículas cargadas por campos magnéticos y eléctricos. Fue nombrado en honor a Penning por Hans Georg Dehmelt, quien construyó la primera trampa. Dehmelt se inspiró en el medidor de vacío construido por Penning, donde una corriente a través de un tubo de descarga en un campo magnético es proporcional a la presión. [11] Las trampas de arrastre se utilizan actualmente para mediciones magnéticas y son un tema de investigación activo. La introducción de esta trampa condujo a nuevos enfoques en espectrometría de masas de alta resolución con espectrómetros de masas como el ciclotrón de iones, el espectrómetro de resonancia o la trampa de iones.
Carrera tardía
Durante un breve período durante la Segunda Guerra Mundial, Penning trabajó en Phillips Tube Factory desarrollando tubos de electrones de alta frecuencia. Penning, con MJ Druyveseyn, escribió una reseña de su trabajo sobre descargas de gas que se publicó en 1940 en la revista estadounidense Reviews of Modern Physics . [12] Debido a la ocupación alemana de los Países Bajos, Penning no vio el texto publicado hasta 1946. Después de la guerra se centró en los fenómenos de caída de cátodos durante las reacciones de descarga luminiscente. Penning creó un tubo de cátodo con voltajes más estables al eliminar la capa de óxido del cátodo; esto permitió una medición consistente de la caída del cátodo. [5] En la década de 1950, la salud de Penning comenzó a deteriorarse. Murió el 6 de diciembre de 1953 en Utrecht. [1]
Patentes seleccionadas
- Dispositivo de descarga lleno de gas controlado por campo magnético, US2543702A, 1941-04-11
- Dispositivo que comprende un tubo de descarga luminiscente, US2577352A, 1948-01-14
- Recubrimiento por desintegración del cátodo, US2146025A, 1935-12-28
- Dispositivo electrónico, US2211668A, 1937-01-23
Publicaciones Seleccionadas
- Penning, FM, Metingen sobre isopyknen van gassen bij lage temperature . Doctor. disertación. Leiden, 1923.
- Penning, FM, "Dispersión de electrones en gas ionizado", Nature , Philips Natuurkundig Laboratorium 118: 301. doi: 10.1038 / 118301a01926. Eindhoven, Holanda, 1926.
- Druyvesteyn, MJ y Penning FM, "El mecanismo de descargas eléctricas en gases de baja presión". Reseñas de física moderna , Philips Natuurkundig Laboratorium 12 (2): 87-174. doi: 10.1103 / RevModPhys.12.87. Eindhoven, Holanda, 1940.
- Penning, FM, "Descargas eléctricas en gases". Traducción de "Electrische gasontladingen". Biblioteca técnica de Philips , Macmillan. Nueva York, 1957.
- Penning, FM, "El fenómeno de contracción en una descarga luminiscente de neón con molibdeno". Biblioteca técnica de Philips Eindhoven, Holanda, 1945
Ver también
Referencias
- ^ a b c "Frans Michel Penning (1894-1953)" . Archivado desde el original el 11 de agosto de 2015 . Consultado el 31 de octubre de 2014 .
- ^ a b Frans Michel Penning (1923). "Metingen sobre isopyknen van gassen bij lage temperaturen" (PDF) .
- ^ RM Kemperink; Dr. JAE Kuys; E. Pelzers; P. van Wissing; W. Verloren Hilversum (2002). Gietman, CAM (ed.). Diccionario biográfico Gelderland, parte 3, Hombres y mujeres conocidos y desconocidos de la historia de Gelderland. Editores: CAM Gietman (edición final) . págs. 116-118.
- ^ Pars, Marje. "Frans Michel (frans) Penning (1894-1953)» Stamboom Pars Penning »Genealogía en línea" . Genealogie Online (en holandés).
- ^ a b c d Vries, Marc de; Boersma, Kees (2005). 80 años de investigación en el Laboratorio Philips Natuurkundig (1914-1994): el papel del Nat. Laboratorio. en Philips . Amsterdam: Publicaciones Pallas. ISBN 978-1423785392. OCLC 298788501 .
- ^ Penning, FM (1926). "Dispersión de electrones en gases ionizados". Naturaleza . 118 (2965): 301. Código Bibliográfico : 1926Natur.118..301P . doi : 10.1038 / 118301a0 . ISSN 1476-4687 .
- ^ Berry, R. Stephen (1974). "La teoría de la ionización de Penning". Investigación sobre radiación . 59 (2): 367–375. doi : 10.2307 / 3573984 . JSTOR 3573984 .
- ^ Penning, FM Die Naturwissenschaften , 1927, 15 , 818. Über Ionisation durch metastabile Atome.
- ^ Penning, FM (1937). "Ein neues manometer für niedrige gasdrucke, insbesondere zwischen 10−3 und 10−5 mm". Physica . 4 (2): 71–75. Código Bibliográfico : 1937Phy ..... 4 ... 71P . doi : 10.1016 / S0031-8914 (37) 80123-8 . ISSN 0031-8914 .
- ^ Sella, Andrea. "Vacuómetro de Penning" . Mundo de la química . Real Sociedad de Química . Consultado el 31 de octubre de 2012 .
- ^ "Hans G. Dehmelt - Biográfico" . www.nobelprize.org .
- ^ Druyvesteyn, MJ; Penning, FM (1 de abril de 1940). "El Mecanismo de Descargas Eléctricas en Gases de Baja Presión". Reseñas de Física Moderna . 12 (2): 87-174. Código Bibliográfico : 1940RvMP ... 12 ... 87D . doi : 10.1103 / RevModPhys.12.87 .