ERNST RUSKA: BIOGRAFIE, BIJDRAGEN EN DANKBETUIGINGEN - ARTE - 2025

Ernst Ruska (1906-1988) was een vooraanstaande Duitse natuurkundige die in 1986 de Nobelprijs voor de natuurkunde wist te behalen vanwege het werk op het gebied van elektronische optica en vanwege zijn bijdrage aan het ontwerp van de eerste elektronenmicroscoop. Zijn onderzoek naar elektronische lenzen met korte brandpuntsafstanden was een bepalende en sleutelfactor in de daaropvolgende innovatie en uitvinding van de elektronenmicroscoop.

Hij behandelde het experimentele en wiskundige bewijs van de theorie van Busch over het effect van het magnetische veld van een draadspoel, waar een elektrische stroom doorheen gaat en die vervolgens wordt gebruikt als een elektronenlens. Dankzij deze ontdekking ontwierp hij de polschuh-lens, die inmiddels in alle hoge resolutie magnetische elektronenmicroscopen is verwerkt.

Ernst Ruska. Afbeelding via: biografiasyvidas.com

Later werk, uitgevoerd samen met Max Knoll, bracht hem in 1931 ertoe de eerste elektronenmicroscoop uit te vinden. Met dit instrument werden twee van de belangrijkste processen voor het weergeven van beelden geïntroduceerd: de principes van emissie en straling.

In 1933 kon hij een eigen elektronenmicroscoop in gebruik nemen, die voor het eerst een betere definitie gaf dan een lichtmicroscoop. Tijdens zijn leven ontving Ruska verschillende erkenningen, zoals de titel eredoctoraten van de universiteiten van Berlijn, Kiel, Toronto en Modena.

Biografie

Priveleven

Ernst August Friedrich Ruska werd geboren in de stad Heidelberg, Duitsland, op 25 december 1906. Zijn ouders waren Julius Ferdinand Ruska en Elisabeth Merx. Dit huwelijk had naast Ernst nog vijf kinderen.

Zijn vader was een professor en oriëntalist, bekend om zijn werk over de geschiedenis van de wetenschap tijdens de islamitische periode. In de periode van de Eerste Wereldoorlog leed Ernst het verlies van Hans, zijn oudere broer.

In 1937 trouwde Ruska met Irmela Ruth Geigis en kreeg drie kinderen. Aan het einde van de Tweede Wereldoorlog kreeg hij nog twee kinderen, maar de vrucht van een relatie die hij had met een Siemens-arbeider. De vrouw accepteerde het eindelijk en op de verjaardagen van Ernst zou hij zich herenigen met de twee families.

Hij was een man die volledig toegewijd was aan zijn werk. Hij stierf op 27 mei 1988 in Berlijn.

Studies

Ernst studeerde aan dezelfde school waar zijn vader lesgaf. Deze studieperiode was cruciaal voor zijn latere prestaties, aangezien hij in dit stadium interesse begon te tonen in elektronische uitvindingen.

Na het verlaten van de middelbare school vervolgde hij zijn studie aan de Technische School in München, waar hij tussen 1925 en 1927 elektronica begon te studeren. Daarna studeerde hij tot 1931 aan de Universiteit van München, waar hij erin slaagde een graad in elektrotechniek te behalen.

Hij liep stage bij Mannheim, Brown-Boveri & Co en Siemens & Halske Ltda in Berlijn. Tijdens zijn studie aan de Universiteit van Berlijn begon hij te werken bij het High Voltage Institute, waarvan professor Adolf Matthias directeur was. Daar raakte hij bekend met hoogspannings- en vacuümtechniek.

Samen met andere promovendi en zijn collega Max Knoll ontwikkelde hij een hoogwaardige kathodestraaloscilloscoop. Zijn interesse ging uit naar de ontwikkeling van materialen voor de constructie van vacuüminstrumenten volgens constructieprincipes.

Aan de andere kant concentreerde hij zich op het voortzetten van theoretische lezingen en praktische experimenten over het optische gedrag van elektronenbundels.

In 1934 vervolgde Ernst Ruska zijn studie aan de Universiteit van Berlijn, waar hij de academische titel van doctor kreeg, na te hebben gewerkt aan elektronische lenzen met korte brandpuntsafstanden, die later de sleutel waren tot de uitvinding van de elektronenmicroscoop.

Bijdragen aan de wetenschap

Tussen 1928 en 1929 voerde hij zijn eerste theoretische en experimentele studie uit over het werk van Busch over het effect van het magnetische veld door een draadspoel. Deze geeft de elektrische stroom door en kan als elektronenlens worden gebruikt.

Dankzij de realisatie van dit werk kon Ruska verifiëren dat de golven vanwege de brandpuntsafstand konden worden ingekort door een ijzeren afdekking. Vanaf dat moment verscheen de lens die zou worden ingebouwd in toekomstige hoge resolutie magnetische microscopen, die elektronen konden detecteren.

De eerste elektronenmicroscoop

Eind jaren dertig ontwierp hij samen met Max Knoll de eerste elektronenmicroscoop, gebaseerd op eerder werk van Louis-Victor De Broglie over de eigenschappen van elektronen.

In de elektronenmicroscoop slaagde hij erin de magnetische en elektrische velden die de elektronenbundels geven, veranderingen te laten zien die vergelijkbaar zijn met de breking van optische lenzen op lichtgolven.

Voor de werking van de elektronenmicroscoop is de lichtbron vervangen door een elektronenbron. Dit werd veroorzaakt door een wolfraamkanon en door het gebruik van elektrostatische en magnetische apparaten. Ze slaagden erin elektronen af ​​te buigen op dezelfde manier als lenzen deden met lichtstralen.

Het elektronenkanon produceert een bundel elektronen die wordt versneld door hoogspanning en gefocusseerd door een absoluut vacuüm en magnetische lenzen. De straal passeert vervolgens het monster, dat eerder is gedehydrateerd en in sommige gevallen bedekt is met een dunne metalen laag.

Ten slotte wordt de vergroting bereikt door middel van een groep magnetische lenzen en wordt het beeld gevormd op een fotografische plaat met ultrafijne korrelemulsie, perfect voor grote vergrotingen. Het was ook mogelijk door het beeld over te brengen naar een computer en de elektronen op een gevoelig scherm te beïnvloeden.

Erkenningen

Ernst ontving een eredoctoraat van de universiteiten van Kiel, Berlijn, Toronto en Modena. Evenzo behoorde hij tot verschillende wetenschappelijke verenigingen, zoals de Engelse, Franse en Japanse verenigingen voor elektronenmicroscopie. Tijdens zijn leven ontving hij de volgende onderscheidingen en erkenningen:

- De Senckenbergprijs in 1939 door de Universiteit van Frankfurt.

- De Silberne-medaille van de Berlijnse Academie van Wetenschappen, in 1941.

- De Albert-Lasker Award van de American Public Health Association, San Francisco in 1960.

- De Diesel Gold-medaille in 1969

- De Duddel-medaille van het London Institute of Physics in 1975.

- De Albert von Gräfe-medaille in 1983.

- De Robert Koch-medaille in 1986.

In 1986 deelde Ernst Ruska de Nobelprijs voor natuurkunde met Gerd Binnig en Heinrich Rohrer. Hij behaalde vijftig procent van de economische prijs, juist voor het ontwerp van de eerste elektronenmicroscoop en voor zijn bijdragen in elektronische optica.

Helaas liep Reinhold Rüdenberg, die tot Siemens behoorde, hem voor met het indienen van het octrooi. Ruska, die dit besefte, claimde en kreeg uiteindelijk voorrang. Rüdenberg kreeg echter het octrooi op de elektronenmicroscoop voor de Verenigde Staten.

Referenties

1. Deutsche Biographie - Ruska, Ernst. (2019). Overgenomen van deutsche-biographie.de
2. Ernst Ruska (1906-1988). (2019). Overgenomen van historiadelamedicina.org
3. Ernst Ruska - Duitse ingenieur. (2019). Genomen van britannica.com
4. De Nobelprijs voor natuurkunde 1986. (2019). Overgenomen van nobelprize.org
5. Ernst Ruska - de uitvinder van elektronenmicroscoop. (2019). Genomen van leo-em.co.uk