孟昭英


孟昭英,实验物理学家、电子学家和教育家。中国科学院院士。中国无线电电子学事业奠基人之一。执教大学60余年,在人才培养、实验室与教材建设上建树甚多。在微波电子学、波谱学、阴极电子学诸领域的科学研究上均做出了重要贡献。

孟昭英 - 生平简介

孟昭英,1906年12月24日出生于河北省乐亭县走马浮村一户农家。1917年进入乐亭县立高等小学,1919年进入昌黎县成美中学,1923年进入北京汇文中学高中部,1924被保送入燕京大学。在燕大,孟昭英选学理科,当时物理老师柯贝特(C.H.Corbett)讲课引人入胜,这使孟昭英对物理发生兴趣。安德逊(PaulAnderson)和谢玉铭教授都是实验物理学家,在他们的影响下,孟昭英养成了很强的动手能力,为后来的实验物理研究工作打下了良好的基础。1928年获得理学学士学位,并因成绩优异获得斐陶斐(ΦTΦ)荣誉学会金钥匙奖。大学毕业后,孟昭英留在该校物理系当助教兼攻读硕士研究生课程,在安德逊和谢玉铭两位教授的指导下,1931年以“氢气与铂、铜、镍接触时的电离”的论文获硕士学位,并被提升为讲师。这篇论文发表于1935年《中国化学学会会志》第三卷。在任讲师期间,他与陈尚义等合作完成了“紫外辐射通过中国窗纸的透射”的研究工作。1933年,由燕京大学推荐,孟昭英获美国洛克菲勒基金资助,到美国加州理工学院攻读博士学位。当时加州理工学院由著名的实验物理学家密立根(R.A.Millikan)主持,已成为美国最有生气的科研和教育中心之一。孟昭英在波泰盼柯(G.Potapenko)教授指导下,研究巴克豪森-库尔兹(Barkhausen-Kurz)效应,经过3年的努力,他用自制微型电子管获得1厘米波长的连续振荡。这是当时用电子管获得振荡波长最短的世界记录。1936年,孟昭英获得加州理工学院哲学博士学位。孟昭英工作出色而获得“真空电子学专家”的称号。

获得博士学位后不久,1936年孟昭英启程回国,任燕京大学物理系副教授,讲授无线电及电子学方面的课程。他是国内较早开设这类课程的学者之一。1937年7月,中国物理学会计划在杭州召开学术年会,孟昭英从北平赶到天津等船南下。正逢“七七事变”爆发,会议被取消。在天津他遇到也准备南下的吴有训、周培源、赵忠尧等清华大学物理系教授,在了解到北平情况后,就只身从天津随清华大学南下到长沙,并在由北京大学、清华大学、南开大学联合组成的长沙临时大学任教。在长沙,他还建立了一个业余无线电台,教部分学生掌握无线电收发报技术。

不久日军进犯华中,临时大学奉命西迁入滇。由闻一多、袁复礼教授带领部分学生组成的“湘黔滇旅行团”,徒步至昆明。孟昭英本欲徒步随行,但学校托付他随团去香港为清华的无线电研究所购买器材。他接受此项任务,在香港采购了器材和元件,这对后来在昆明开展科学研究工作起了重要作用。不久,三校奉命组成西南联合大学。清华大学在长沙筹设的特种研究所经过充实发展后,分立出了由任之恭教授任所长的无线电研究所,孟昭英担任该所教授兼任西南联大物理系教授;在他们指导下担任助教和进行研究工作的先后有林家翘、毕德显、戴振铎、王天眷、陈芳允、慈云桂、张恩虬等。这些人后来都成为国内外著名科学家。当时的条件非常艰苦,无线电研究所起初借用一所昆明城里的四合院,因日军空袭频繁,1939年末迁到昆明西北郊的大普吉,孟昭英和任之恭教授为西南联大物理系和电机系学生讲授无线电和电子学课程,每次都得步行几小时。在此期间,孟昭英在担任繁重的教学任务的同时,还克服各种困难完成了三极管射频放大器线性调幅的研究。此项成果发表于1940年美国无线电工程师学报(PIRE)上,受到国际同行的关注。该无线电研究所在抗日战争的情况下,选择联系实际的课题,创造学术气氛进行了认真的科学研究,培养了人才,孟昭英的指导和示范作用是明显的。

1943年,孟昭英乘了到美国进行学术休假之机,应加州工学院密立根教授之邀赴该院任客座教授,兼作科学研究工作。当时,正是中国抗日战争最艰苦的岁月,美国友人非常关心中国。孟昭英应密立根的邀请就中国问题发表演讲。他在这个演讲中还吁请大家支援中国抗战。听讲者有加州理工学院的学生、教师、家属和军人,收到很好的效果。

在第二次世界大战中,雷达技术及其设备在使同盟军取得反法西斯战争的胜利中发挥了重要的作用。成立于1940年、由著名科学家杜勃立(L.A.Dubridge)任主任的麻省理工学院的“辐射实验室”就是雷达研究所的别名。1944—1946年期间孟昭英转到麻省理工学院的辐射实验室,他担负的研究课题是10厘米波段雷达系统中发送接收开关(T.R.Box)的研究,其要求是使雷达只用一副天线就能实现发送很强的微波脉冲后随即可以接收微弱的反射波信号。孟昭英以其深厚的电磁波、气体放电和元素放射性等基本理论知识和实验研究技能很快地完成了任务。孟昭英的这项贡献在当时深得美国雷达工程界的赞许。在那段时间内参加该辐射实验室工作的中国科学家们为反法西斯战争的胜利贡献了力量。

孟昭英在他任职辐射实验室研究员期间另一重要贡献,是在第二次世界大战结束不久即行开展并随之完成的关于微波波谱学课题的实验研究。这是与他的二位助手的合作成果。他们的论文“氧的毫米波吸收谱”被发表后引起了较大的反响,他们开创的实验技术与方法后来广被采用。此文对后来蓬勃发展的波谱学起到早期开创的作用。

1946年夏天,麻省理工学院辐射实验室完成了历史使命,孟昭英面临着新的抉择。当时美国一些著名大学、研究所和一些大企业都出高薪聘请他留在美国工作,但孟昭英决定回国。由于美国船员罢工,他一直等了半年。在此期间他积极想方设法筹集了一些美金为清华大学购置一批建立无线电电子学实验室必要的元器件和仪器仪表,并托运装船运回北京。

1947年初,孟昭英回到清华园,担任清华大学物理系教授,后兼任代理系主任。他不顾旅途劳累,立即投入工作,为物理系和电机系电信组开设“电磁波和电子器件”课。由于在其中精心地引入了美国麻省理工学院辐射实验室的主要成就和最新发展,开了在中国开设微波电子学课程的先河,影响至巨。

1948年底,解放大军进入北平郊区,孟昭英决心随大家一起留下迎接新中国的诞生。北平解放后,孟昭英继续在物理系任教,利用带回的资料,开设了“无线电学”、“电波学”等课程,并充实仍在续建的电子学实验室,为学生开出了十多个以计时电路、脉冲电路和微波为主的实验项目。此外,他鉴于解放初期国内医疗条件太差,还曾主动与余瑞璜教授商量试制x射线管。此项计划因1952年院系调整而未能完成。

1952年,中国的教育向苏联学习,对高等教育进行院系调整,清华大学由综合性大学改为多科性工科大学;在当时教育部任顾问的苏联专家提出的方案中,清华大学的电机系只保留电力组,而将电信组调整到其他院校,并强调电信以“有线为主”,忽视“无线电”。孟昭英与常迵教授据理力争,加上新任的清华大学校长蒋南翔明确提出清华要成为“红色工程师摇蓝”,向中央提出在清华建立新兴科学技术专业的主张,遂使清华的电信组得以保留,并与北京大学电机系的电信组合并,于1953年成立了无线电系。孟昭英被委以首届系主任的重任。

孟昭英对院系调整中的理工分校虽有不同看法,但他对发展无线电电子学事业充满信心,并全身心地投入无线电系的建设工作。在当时,国家发展电子工业与军用电子装备所急需的真空电子器件几乎全部依赖进口。培养填补这个在中国尚属空白领域的高级技术人才,就成了作为系主任的孟昭英的当务之急。为此,他在系内为之增设了电真空专业并兼任起电真空教研组组长,身体力行地在充实教材、增建实验室和培养师资上开展了一系列卓有成效的工作,使清华大学的电真空专业得到迅速的发展。在此期间,孟昭英还以他对国际电子学科发展动向的敏锐感,使清华大学于1956年率先建立了半导体专业;微波,通信,雷达等较为传统的专业,在他策划下,也都把当时国际上的最新学术成果引入教材并相应地增强实验手段。一时间,清华大学无线电电子学系(以后改称电子工程系)成为国内高材学生竞相报考的系和有关兄弟院校青年教师企望进修的新专业。也在这段时间,他对应聘到到系里工作的原苏联专家,既给予应有的尊重,又不失以我为主的原则,尽量做好工作。

1955年6月,中国科学院成立学部,孟昭英当选为技术科学部的36位学部委员之一,并出席了第一次学部委员大会。同年,党中央号召“向科学进军”,国务院着手制订《1956—1967年中国科学技术发展远景规划》,孟昭英应邀参加并担任电子学组副组长。无线电电子学和原子能科学技术等被列为重点发展的新兴技术,有两位苏联科学院院士来华,帮助制定电子学发展规划,他们水平较高,人也很热情,这种合作使孟昭英感到很愉快,并比较顺利地完成了规划工作。1956年7月,中国科学院为了发展尖端科学技术,决定成立计算机技术研究所、电子学研究所等机构的筹备委员会,孟昭英被任命为电子学研究所的筹委会第二副主任,是主要的业务负责人。1956年底,中国科学院组织代表团赴苏联和东欧国家进行科学考察,孟昭英参加了代表团并任电子学组副组长。在此期间,孟昭英花了大量时间到苏联科学院的电子学研究所去了解情况,与苏联科学家交流经验,得益匪浅。他结合对美国发展电子学体制的经验和了解,对自己所从事的事业充满信心。

在这段时间内,孟昭英担负着繁重的科学组织工作和教学工作,但他仍坚持用一定的时间来搞科研工作,并在《清华大学学报》上发表了《五极管电阻电容耦合放大器的设计原理和步骤》和《电子注管的多重调制法》两篇论文。为了向社会各界介绍电子学知识,当时孟昭英还为《人民日报》撰写了“标志着现代的一种技术科学——电子学”的文章。

1957年党内开展整风运动时,孟昭英本着一位科学家实事求是的科学态度和知识分子要有独立见解的行为准则,对许多问题提出了自己的见解和意见。“反右”运动开始后,孟昭英被错划为右派,使他感到宽慰的是,仍允许他为学生讲课。由于教学需要,他在这样的困境下仍坚持完成了教材专著《阴极电子学》一书。1962年宣布摘掉孟昭英的右派帽子,但仍不允许他参加被认为“保密”的微波研究,因此他只好转向从事阴极电子学的基础性研究工作。1966年“文化大革命”开始,孟昭英又被加上一顶“反动学术权威”的帽子,受到极不公正的对待。

粉碎“四人帮”之后,特别是中共十一届三中全会以后,1979年2月,清华大学在中央关于纠正冤假错案政策的指引下,作出了撤销该校于1957年将孟昭英划为右派分子的错误决定,一切不实之词与莫须有的罪名均理所当然地被否定,并恢复了一级教授职称。1981年中国科学院正式宣布恢复他的学部委员称号。

1979年,年逾古稀的孟昭英考虑到电子学发展迅速,加上他本人已脱离电子学界十几年,恐力不从心,征得领导同意后转入物理教研组。1984年物理教研组与工程物理系部分专业正式合并为现代应用物理系,孟昭英参加了谐振电离光谱小组,担负起了新建的单原子探测应用实验室顾问和指导单原子探测技术研究的重任。1985年,他邀请此项新技术的创始人赫斯特(G.S.Hurst)教授到校讲演。1986年他去美国时,曾到赫斯特的实验室参观,并与之建立了联系,从而大大推动了清华大学的此实验室的发展。

1979年12月,孟昭英作为中国科协代表团的副团长,赴美参加美国科学促进会暨《科学》杂志创刊一百周年纪念活动,会见了不少老朋友,为促进中美科学技术交流工作发挥了积极的作用。1980年10月,孟昭英参与了推动中国与美国国家科学院建立正式交流关系的工作。这些年,孟昭英先后4次率领代表团访美,为推动中美科技交流进行了努力。同时,一些关心祖国前途的在美华人学者与中国科学技术协会合办《科技导报》,孟昭英领衔出任这份以“促进中外科技交流,探讨现代化的道路与方法”为宗旨的高层次期刊的主编。

爱国家爱科学爱教育

孟昭英对有益于社会进步的事业总是给出热情的支持并为之作贡献。他的社会兼职名目繁多,仅就1979年他在政治上得到平反和恢复了名誉后被选任或推举的学术性社会职务,就有中国电子学会名誉理事,中国真空学会名誉理事,中国电源学会名誉理事长,等等。对于中国电子学会,他为之作出的贡献甚多。早年,他是这个学会的主要发起人之一。1978年中国电子学会恢复活动后,孟昭英被选为这个学会的常务理事,会士评定委员会主任委员,《电子学报》编辑委员会副主任委员等职。

表现孟昭英秉性刚直、崇尚讲真话的一则小故事,是他在80年代初期在中国电子学会总部组织的一次(北京)新春座谈会上的即席讲话。当时,他面对众多身居现职或退居二线的原电子工业部、广电部、邮电部、总参通信兵部高层领导和电子学界的知名专家,直言不讳地就当时存在于知识分子政策中一些令人担忧的问题作了言简意赅的评述。他的两句话“造原子弹的不如卖山药蛋的,拿手术刀的不及拿剃头刀的”,在此后六七年才见诸某些记者与作家的笔端。

1995年2月25日,孟昭英与世长辞。

孟昭英 - 职业生涯

重视实验室建设

孟昭英自1928年任教燕京大学开始,一直在国内外一些著名高等学府任教。六十余年来,出其门下者不乏知名学者,以及许多至今仍处在学(术)术带头人岗位上的教授、研究员和高级工程师,堪称一代名师。

作为一位实验物理学家,孟昭英非常注重培养学生的实验和动手能力。他对于理论与实验的关系有很精辟的论述:“物理学是一门实验科学……,从事物理工作者以侧重实验者居多,专攻理论者为少。实验物理学家必须谙熟理论,理论物理学家也必须对实验有较深的了解,否则其工作就成为无源之水和无本之木,因此物理实验是一切物理学家的基本训练”。对于理科和工科的关系,他的观点是“物理好比是一棵大树的根和干,工程是枝上结的果实”,因此他不赞成理工分校。用心建设大学实验室和重视培养学生的动手能力,是孟昭英办学思想的一个重要体现。

早在1937年秋抗战初起,孟昭英不惜绕道香港为学校采购电子器材,为日后能为实验研究的开展准备物质条件。1946年夏,他在美国期间千方百计地筹措资金购置示波器、真空检测仪、繁用表、各式常规电子管和3厘米返波管以及大批无源电子元件,为的是日后能为复校的清华大学建立跟得上时代前进的步伐。返回清华园后,就指派慈云桂、吴全德和汪永铨等依他的设想筹建实验室。到解放初期,这个实验室,已能为当时清华物理系与电机系电信组开出以计时电路、脉冲电路为主的十多种实验课,其中属于微波领域的就占有6项,包括利用3厘米返波管制成的微波发送与接收装置,其先进程度,在当时国内无出其右。

1953年,孟昭英除了继续充实已建成的无线电电子学实验室之外,还针对国家发展真空电子器件的急需,建成了电子管、真空、工艺、微波、电子光学、阴极电子学等实验室,聘请中国科学院长春电子学研究所研究员张恩虬为兼职教授,延揽技艺精湛的玻璃技师到实验室任教,使清华的电真空专业极一时之盛。

1957年“反右”后,孟昭英在很长时期内无权再过问此事,但是,他所倡导的理工不能脱节的办学方针和重视实验室建设的行动,仍为他的后继者所遵循。清华大学无线电电子学系在此前后为加强或发展通信、雷达、计算机、微电子、电视等专业教学的需要而加强或新建的诸种实验室,在国内均称上乘。1984年,孟昭英还担负起了指导清华应用物理系对建立用以开展对化学元素进行微区检测的单原子探测应用实验室的重任。

孟昭英 - 编译教材

理工科大学教材,是启迪学生心智的依据。孟昭英无论作为讲课教师,还是作为一个系的主任,他都十分重视教材的建设,总是在他主讲的课程中,或是引入当时世界上最新的学术成果,或是自行编写,使之更加切合开设新课程的需要。

1947年,他自美国回到清华大学任教时,有鉴于当时的教材远不能反映国外已取得的成就,就不避辛苦,把美国麻省理工院辐射实验室和他自己在微波理论与技术研究上的成果,并结合国外的最新发展,如关于圆波导、矩形波导的电磁波传播模式,返波管、磁控管和行波管的工作原理和特性,雷达技术以及新型微波元器件的应用等,引入他开设的“电磁波与电子器件”新课,并在施教上依理科与工科的不同各有侧重。虽然当时限于客观条件无法辅以相应的实验,但听过该课的学生乃至青年教师均感大开视野,受益甚深。

1953年,孟昭英为使在院系调整后新建的无线电电子学系办得更有特色,顺着学习原苏联的大潮,亲自组织系内教师学习俄语并继之翻译了不少苏联出版的有关教科书与专著,使各科教材在新的体系上成龙配套。由孟昭英参与译述并亲加校订的《无线电基础》(原著者为阿谢耶夫,Б.Л.Aссеев)和《电子管》(原著者为富拉索夫,В.X.Влласов)两书,由于选材精到,译文准确流畅,曾为当时许多高校竞相选为主要教材。在这一时期,他还在另两位教授的合作下编写出了科普著作《电磁振荡与电磁波》一书,1956年出版后广为流传。50年代末60年代初,结合他对电子管阴极物理机制的研究,撰写出了教材性专著《阴极电子学》;此书于1962年由人民教育出版社出版发行。

孟昭英 - 助人为乐

孟昭英对因经济无援难以维持学业的学生倍加同情,不时伸出援助之手,并把它奉为信条。早在西南联大任教时,尽管他每月只有相当于8块大洋的收入,在他得知有几位学生因经济困难行将缀学时,他便将一位名叫史密斯的外籍友人原来意图缓解孟昭英经济窘境而从美国寄给他的300美元,毅然托一位在他身边工作的助教,要他看谁最困难就分借给谁,唯一的条件是要他们日后有了收入就归还,以能轮回地帮助其它有困难的学生。

80年代,他先后在北京和昆明某个会议住址接待了两位怀着虔诚的谢意与歉意而造访的老人——北京理工大学教授郝联达和昆明某大医院院长陈世德时噙着泪花听了他们的回忆与诉说之后,孟昭英才知道这两位老人竟是当年受他济困的学生中的二位。1991年1月,在他年届85岁高龄时,为了能对家境贫寒、品学兼优、特别是来自农村的学生提供帮助,他便将早年在美国工作时积存起来的款项中取出2万美元捐给清华物理与电子工程两系设立助学基金;此外,还将他珍藏的全部图书无偿地献给清华大学图书馆。

孟昭英 - 科研成果

孟昭英的科学研究领域较为宽广,善于在交叉学科领域捕捉战机。举例如下:

1.研制微波电子管,创当时振荡波长最短的记录

1884年,C.麦克斯韦(Maxwell)从理论上预言电磁波的存在,提出“光就是电磁波”的著名论断。1919年巴克豪森(H.Barkhausen)和库尔兹(K.Kurz)一反普通电子管的常规接法,将三极管的栅极接正电位,阳极接负电位,在栅-阳空间形成阻滞场,迫使电子返回,使电子呈振荡运动,从而利用电子的渡越时间产生波长很短的电磁波。这种器件被称为巴克豪森-库尔兹振荡器。

1933年,孟昭英赴美国加州理工学院攻读博士学位时,对该校波泰盼柯教授在《物理评论》上发表的关于巴克豪森-库尔兹振荡器的几篇论文发生很大兴趣。他决心在波泰盼柯教授指导下,探索用这种器件产生极短波长电磁波的可能性。经过3年努力,他终于用他自己研制成的电子管产生了波长仅1厘米的连续振荡,创下了三极管产生微波连续振荡的一项世界记录。孟昭英以k此获得博士学位,并在美国无线电工程师学会(IRE)洛杉矶分会上宣读了这篇论文,他随之以“研制振荡波长最短的电子管”而闻名于世。

孟昭英制成的这种电子管的阳极是内径仅1毫米的镍管,栅极是用细钨丝绕制成的螺旋管,阴极是一根直钨丝。把这样小的电极精确地装配起来确非易事,为此他自制了小型点焊机,有些地方不易点焊,就用胶状石墨粘接,并用目测法调中心线。电子管研制成功之后,他细致地调节各极电压,终于获得极短波长的振荡。当时要测量这样短的波长没有现成的仪器,于是他采用带短路桥的平行双线(一般称为勒谢尔线)。当短路桥移动到一定位置时,电极电流发生变化,两次相同变化之间的距离即为半波长。用此法测得振荡波长为1厘米。

2.三极管射频放大器线性调幅研究

1938~1943年,抗日战争中期,生活十分困难,仪器设备缺乏。孟昭英认为战时通信非常重要,遂于1939年选定了这个课题。他经过分析,认为要得到理想线性调制必须使栅极激励、栅极偏压与阳极电压同时受到调制。继之通过理论推导、逐点计算与模拟实验,证实了预想的正确性。这个设计的突出优点是当调制度达到和超过100%时不会造成波形畸变,且调制器负载为恒值,和可在调制波谷处免使栅极过激励,实施起来非常简便,甚利于显著提高射频大功率发射机的利用效率。据此成果写成的论文在《美国无线电工程师学报》(PIRE)发表后,受到国际同行的关注。

3.微波波导中阻抗的精确量测

1943年,孟昭英再次赴美国加州理工学院访问。此时微波研究在美国已获得长足进展。孟昭英选择了金属波导中阻抗的精确量测作为研究课题。金属波导在当时是刚刚问世的新型微波元件。他所用的方法是在波导终端放置一个扼流活动短路装置,使之形成谐振腔。具有可移动短路活塞的谐振腔是微波频率的精确测量仪器。由于谐振腔的品质因数很高,用这种方法量测波导中的阻抗具有很高的灵敏度和精确度,经过一年的研究,终于获得成功,并获得一项美国专利。

4.参与战时雷达的创始性研究

1940年,由于战争需要,美国在麻省理工学院建立辐射实验室,从事战时急需的雷达研究和发展工作。1944年,孟昭英参与了雷达系统的创始性研究工作,他的研究课题是10厘米波段雷达系统中发送-接收开关的研究。这是一种波导中的气体放电器件,在极短的时间内把很强的微波脉冲经波导传输至天线,同时使接收机阻塞以免烧坏接收机中的晶体混频器;而在发射脉冲过后,使用同一天线接收到反射波信号,经波导传输到接收机。这样,雷达就可以用一副天线同时进行发射和接收,而无需两副天线。孟昭英具备波导电磁波传输、气体放电的触发与息灭、放电等离子体和放射性活质的基本知识,经过不断改进,终于完成了此项雷达关键器件的研制任务。孟昭英的这项研究成果,当时出于保密的原因而未能公开发表。第二次世界大战结束后,该实验室研究成果多数解密,并据以编著出版了高水平的《辐射实验室丛书》。该书第14卷《微波双工器》的著者序中介绍了孟昭英的工作。

5.微波波谱的先驱性研究

1945年,第二次世界大战结束,孟昭英立即转入和平时期的基础研究。在本世纪40年代,量子力学理论及物质微观结构研究已蓬勃发展,理论研究发现许多原子或分子的能级跃迁处于微波频段,但因缺乏该频段的实验手段而未能获得实验证实。孟昭英利用辐射实验室的极佳的微波实验条件,与当时的研究生,后来的麻省理工学院教授史特朗勃格(M.W.P.Strandberg)及另一位技术员合作,研究氧气在5毫米波段的吸收谱。所用的信号源是带有谐振腔稳频系统的反射速调管,由它产生的1厘米振荡经硅晶体二极管倍频获得5毫米的信号。接收系统是由一个谐波变频器、中频放大器及相位器组成的微波外差接收机。实验测得纯氧及氧氮混合气体的氧吸收波谱,其吸收量及波谱形状与用量子力学计算得出的值符合得相当好。他们的论文“氧的毫米波吸收波谱”发表于1949年美国《物理学评论》上。孟昭英等人被尊为微波波谱学这一重要实验物理学分支的先驱者之一。

6.阴极电子学研究

60年代前期,晶体管和集成电路发展迅速,但阴极射线管(特别彩色显象管、计算机终端显示管)、大功率电子管和微波电子管仍有广阔的用武之地。被称为这类管子的心脏的阴极,其所用的材料与工艺均十分复杂,虽迭有专著发表且争论时起,其发射机理一直未被揭示清楚;当时曾经有过的理论,都不能全面解释实用热阴极的发射机制,而且许多工艺技术大多本乎经验,一直停留在满足生产需要的水平上。孟昭英原拟花长时间去作深入的研究,但限于不足的经费与实验条件,只好先选择阴极发射特性及温度的精确测量作为研究方向。经过分析,他认为,要精测氧化物阴极的动态温度,必先确定它的辐射系数;而这种阴极的组分复杂、表面粗糙,其厚度、疏松度与工艺过程对辐射系数都有着不可忽视的影响,现有的测量方法均不能适应这个要求。孟昭英发展的“光照测法”——一种间热式氧化物阴极温度测量法——和据以建立的一套测量温度的次级标准,解决了精测这种辐射系数的问题。此法设备简单,准确度高,迄今仍在实验中获得应用。孟昭英据此写成的论文已在1963年召开的中国电子学会第一届电真空专业年会上发表。

与此同时,孟昭英还进行了其它课题的研究。例如,他针对工作于脉冲状态的大功率微波管要在极短的脉冲持续时间内给出很大电流密度的情况下,如何测定该电流密度随时间而变的特性,以及在脉冲间歇时段的恢复特性的问题,他带领数名研究生在多方面的定量分析研究的基础上,发展了双脉冲测量方法。此方法简单易行,改变两脉冲之间的时间间隔,可测出电流密度随时间变化的特性,为改进此类阴极的配方和工艺提供了实验依据。

7.指导开展单原子探测技术的研究

单原子探测是非常诱人的课题。物理学家、诺贝尔奖获得者斐曼(R.Feynmen)曾这样描述:“如果有一天可以按人的意愿安排一个个原子,那将会产生怎样的奇迹?”。这在当时只是一个美丽的梦想。因为要操作原子,首先得有能操作单原子的技术。在那时,远不具备实现这种操作的手段。当用某种频率的激光照射基态原子使它产生共振吸收,如果激发态上的电子再吸收光子,则可使此电子激发到里德区或电离区;如果此原子已电离,则可利用飞行间质谱定出它是何种原子。可见作这种研究的最重要物质手段是频率可调的高精度激光器和离子飞行时间质谱仪。

1984年,孟昭英出任清华大学现代应用物理学系在建的单原子探测应用实验室顾问,以极大的热情指导该实验室研究工作的开展,包括使建成的实验室成为国家教委的一座开放实验单位和承接了国家“七五”重点攻关项目——激光单原子探测技术在地质找矿中的应用课题,并在原子光谱以及金和铂元素的超灵敏分析方面取得阶段性成就。此外,他还担任了9名专攻单原子探测课题的博士研究生导师,指导其中的马万云研制成功了旨在填补中国超高灵敏微区分析空白的首台自制的溅射原子化学共振电离飞行时间质谱仪;并且不顾越洋跋涉的劳累,沟通了该实验室和美国权威学者赫斯特(G.S.Hurst)及其实验室的联系,促进了中美学术交流。

孟昭英 - 重要论著

1、孟昭英.电子注管的多重调制法.清华大学学报,1956,(2):189—196.

2、孟昭英.电磁振荡和电磁波,北京:人民教育出版社,1956.

3、孟昭英.阴极电子学,北京:人民教育出版社,1962.

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