中文名：恩斯特·奧古斯特.弗里德里希.魯斯卡

國籍：德國

出生地：海德堡

出生日期：1906年12月25日

逝世日期：1988年5月27日

職業(yè)：物理學(xué)家

畢業(yè)院校：柏林工業(yè)大學(xué)

主要成就：1986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

       恩斯特·奧古斯特·弗里德里希·魯斯卡（1906年12月25日－1988年5月27日），德國物理學(xué)家，電子顯微鏡的發(fā)明者，1986年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

      恩斯特·魯斯卡生于海德堡，是德國東方學(xué)家、科學(xué)歷史學(xué)家和教育家尤利烏斯·魯斯卡（Julius Ruska）的兒子，恩斯特·魯斯卡的弟弟赫爾穆特·魯斯卡（Helmut Ruska）是德國醫(yī)生，也是電子顯微鏡的先驅(qū)之一。魯斯卡在海德堡讀完中學(xué)后，1925年起在慕尼黑工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)電子學(xué)，1927年轉(zhuǎn)到柏林工業(yè)大學(xué)，1933年完成論文《關(guān)于電子顯微鏡的磁性鏡頭》（Über ein magnetisches Objektiv für das Elektronenmikroskop）并獲得博士頭銜。

      由于電子顯微鏡的商業(yè)化開發(fā)不是大學(xué)研究所的任務(wù)，研究所的儀器也無法達(dá)到這個(gè)要求，魯斯卡開始在電子光學(xué)的工業(yè)界尋求新的發(fā)展。他于1933年至1937年在柏林電視機(jī)股份公司（Berliner Fernseh AG）的研發(fā)部門工作，負(fù)責(zé)電視機(jī)接收發(fā)送管和帶二級放大器的光電池的開發(fā)。在此期間，他同博多·馮·博里斯（Bodo von Borries）開始試探性地開發(fā)高分辨率的電子顯微鏡。1936年底1937年初，他們在西門子公司的電子顯微鏡工業(yè)研發(fā)工作實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，在柏林設(shè)立了電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室，并于1939年研發(fā)出了第一臺(tái)能夠批量生產(chǎn)的“西門子-超顯微鏡”。

      在研發(fā)“西門子-超顯微鏡”的同時(shí)，他和弟弟赫爾穆特·魯斯卡及其同事開始了它的應(yīng)用，尤其是在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域。為了使得它能夠迅速地使用在各個(gè)領(lǐng)域，他們建議西門子公司建立一所電子顯微鏡研究所，1940年建成后直至1944年底，這個(gè)研究所共發(fā)表了約200篇不同專業(yè)領(lǐng)域的文章。

      二戰(zhàn)后，魯斯卡為西門子公司重建了在柏林的電子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，使得1949年起重新開始生產(chǎn)電子顯微鏡，有超過1200家的各國研究所使用他們的產(chǎn)品。除此之外，魯斯卡開始更多地在科學(xué)研究所工作，以加大對電子顯微鏡的物理學(xué)研究。1947年8月至1948年12月在德國科學(xué)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究所工作，1949年1月起接手馬克斯·普朗克協(xié)會(huì)弗里茨·哈伯研究所（Fritz-Haber-Institut）的電子顯微鏡部門，直至1974年底退休，這個(gè)部門在1957年成為獨(dú)立的電子顯微鏡研究所，并以魯斯卡的名字命名，魯斯卡也在此前的1955年辭去了西門子公司的工作。

      1944年魯斯卡在柏林工業(yè)大學(xué)獲得大學(xué)任教資格，1949年成為柏林自由大學(xué)的教授，1959年起也在柏林工業(yè)大學(xué)任教，直至1971年，教授電子光學(xué)基礎(chǔ)和電子顯微鏡技術(shù)，發(fā)表科學(xué)文章超過100篇。

      1988年，恩斯特·魯斯卡在柏林逝世，葬于其弟弟赫爾穆特·魯斯卡在柏林的墓旁。

       魯斯卡是電子顯微鏡技術(shù)的開拓者之一，1931年4月7日，他和馬克斯·克諾爾（Max Knoll）成功用磁性鏡頭制成第一臺(tái)二級電子光學(xué)放大鏡，實(shí)現(xiàn)了電子顯微鏡的技術(shù)原理，基于磁場會(huì)因電子帶電而偏移的現(xiàn)象，使得通過鏡頭的電子射線能夠像光線一樣被聚焦，當(dāng)時(shí)被稱為“超顯微鏡”。因?yàn)殡娮拥牟ㄩL遠(yuǎn)小于光線的波長，因此電子顯微鏡的分辨率明顯優(yōu)于光學(xué)顯微鏡。

　　魯斯卡與工程師博多·馮·博里斯一起完善了他的電子顯微鏡發(fā)明，1938年至1939年起投入批量生產(chǎn)。

        魯斯卡獲得過眾多的獎(jiǎng)項(xiàng)，是多個(gè)科學(xué)學(xué)會(huì)的榮譽(yù)會(huì)員。 　　1970年被授予“保羅·埃爾利希和路德維希·達(dá)姆施泰特獎(jiǎng)”（Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis）。1986年與掃描隧道顯微鏡的發(fā)明者格爾德·賓寧和海因里希·羅雷爾一同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　2005年11月24日起，柏林工業(yè)大學(xué)物理研究所的一座以魯斯卡的名字命名。

        恩斯特·魯斯卡1906年12月25日生于德國巴登市海德堡。他的父親是柏林大學(xué)歷史學(xué)教授．1925年一1927年，恩斯特上中學(xué)時(shí)就喜歡工程，并在慕尼黑兩家公司學(xué)習(xí)電機(jī)工程。后隨父到了柏林，1928年夏進(jìn)入柏林恰洛廷堡的柏林技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)，在大學(xué)期間參加過高壓實(shí)驗(yàn)室工作，從事陰極射線示波管的研究。從1929年開始，魯斯卡在組長克諾爾（M．Knoll）的指導(dǎo)下進(jìn)行電子透鏡實(shí)驗(yàn)。這對魯斯卡的成長很有益處。  

1928年～1929年期間，魯斯卡在參與示波管技術(shù)研究工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了利用磁透鏡和靜電透鏡使電子束聚焦成像的實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)在電子束照射下直徑為0．3mm的光闌可以產(chǎn)生低倍（1．3倍）的像，并驗(yàn)證了透鏡成像公式。這就為創(chuàng)制電子顯微鏡奠定了基礎(chǔ)。 

1931年，克諾爾和魯斯卡開始研制電子顯微鏡，他們用實(shí)驗(yàn)證明了為要獲得同樣的焦距，使用包鐵殼的線圈，其安匝數(shù)要比不包鐵殼的線圈小得多。1931年4月一6月，他們采用二級磁透鏡放大的電子顯微鏡獲得了歷倍的放大率。通過計(jì)算他們認(rèn)識(shí)到，根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論，電子波長比光波波長短5個(gè)數(shù)量級，電子顯微鏡可能實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。他們預(yù)測未來的電子顯微鏡，當(dāng)加速電壓力75 kV，孔徑角為 2 x 10-2弧度時(shí)，衍射限制的分辨率將是 0.22mm． 

1932年一1933年間，魯斯卡和合作者波里斯（Borries）進(jìn)一步研制了全金屬鏡體的電子顯微鏡，采用包有鐵殼的磁線圈作為磁透鏡．為了使磁場更加集中，他們在磁線圈鐵殼空氣間隙中鑲嵌非磁導(dǎo)體銅環(huán)，并將鐵碰上、下殼體內(nèi)腔的端部做成漏斗形（磁極靴），使極靴孔徑和間隙均減小到 2mm，而且焦距減小到 3mm。1932年3月，波里斯和魯斯卡將此項(xiàng)磁透鏡成果申請了德國專利。 

1933年，魯斯卡在加速電壓75 kV下，運(yùn)用焦距為3 mm的磁透鏡獲得 12 000倍放大率，還安裝了聚光鏡可以在高放大率下調(diào)節(jié)電子束亮度。他拍攝了分辨率優(yōu)于光學(xué)顯微鏡的鋁箔和棉絲的照片，并試驗(yàn)采用薄試樣使電子束透射從而形成電子放大像。 

1934年魯斯卡以題為“電子顯微鏡的磁物鏡”學(xué)位論文獲得柏林技術(shù)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位。1934年一1936年，魯斯卡繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)電子顯微鏡的實(shí)驗(yàn)研究。采用聚光鏡以產(chǎn)生高電流密度電子束來實(shí)現(xiàn)高倍放大率成像；采用物鏡和投影鏡二級放大成像系統(tǒng)。可是，當(dāng)時(shí)他們的發(fā)明并未立即獲得學(xué)術(shù)界和有關(guān)部門承認(rèn)，魯斯卡和波里斯努力說服人們，使他們相信可能研制出性能超過光學(xué)顯微鏡的電子顯微鏡。他們多次到政府和工業(yè)研究部門以爭取財(cái)政支持。經(jīng)過三年的奔走，1937年春西門子一哈斯克公司終于同意出資建立電子光學(xué)和電子顯微學(xué)實(shí)驗(yàn)室。許多青年學(xué)者紛紛前來參加研究工作。 

恩斯特·魯斯卡從1937年開始著手研制商品電子顯微鏡，1938年制成兩臺(tái)電子顯微鏡，帶有聚光鏡，配以具有極靴的物鏡及投影鏡，備有更換樣品、底片的裝置，獲得 30 000倍放大率的圖像。恩斯特·魯斯卡的弟弟哈爾墨特·魯斯卡（Helmut Ruska）和其他醫(yī)學(xué)家立刻用來研究噬菌體等，獲得很大的成功。1939年西門子公司制造的第一臺(tái)商品電子顯微鏡終于問世。同年，電子顯微鏡首次在萊比錫國際博覽會(huì)上展出，引起廣泛注意。1940年，在恩斯特·魯斯卡提議下，西門子一哈斯克公司將上述實(shí)驗(yàn)室發(fā)展為第一個(gè)電子顯微鏡開放實(shí)驗(yàn)室，由哈爾墨特·魯斯卡任主任。實(shí)驗(yàn)室裝備了四臺(tái)電子顯微鏡，接納各國學(xué)者前來做研究工作，推動(dòng)了電子顯微鏡在金屬、生物、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。在魯斯卡工作的影響下，歐洲各國科學(xué)家先后也開始了電子顯微鏡的研究和制造工作。 

恩斯特·魯斯卡及其合作者幾十年來孜孜不倦地為改進(jìn)電子顯微鏡辛勤工作，為現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。電子顯微鏡為人們觀察物質(zhì)微觀世界開辟了新的途徑。在50年代中期制成的中、高分辨率電子顯微鏡，能夠觀察晶體缺陷，促進(jìn)了固體物理、金屬物理和材料科學(xué)的發(fā)展。在刀年代出現(xiàn)的超高分辨率電子顯微鏡使人們能夠直接觀察原子。這對于固體物理、固體化學(xué)、固體電子學(xué)、材料科學(xué)、地質(zhì)礦物學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。 

恩斯特·魯斯卡在1986年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后一年多于1988年5月27日在德國柏林去世，他的一生完全貢獻(xiàn)給了電子顯微鏡事業(yè)。繼他之后，不僅有高壓電鏡和掃描電鏡問世，而且還出現(xiàn)了另一種原理完全不同的顯微鏡，這就是1982年發(fā)明的掃描隧道顯微鏡（簡稱STM）。掃描隧道顯微鏡是通向微觀世界的又一個(gè)有力武器。 

掃描隧道顯微鏡之所以得到發(fā)明并且迅速發(fā)展，是由于微電子學(xué)以極快的速度發(fā)展的緣故。作為電子計(jì)算機(jī)核心部份的硅集成塊的集成度要求愈來愈高，其尺寸愈來愈小，所帶來的問題是集成塊表面積與體積之比的急劇增大，此時(shí)在集成塊的工作狀態(tài)中，以及它與其它邏輯元件的相互作用中，表面狀態(tài)變得愈來愈重要。除此以外，在物理、化學(xué)及生物過程中，真實(shí)表面狀態(tài)的研究也有其重要意義。透射電鏡雖有很高的分辨率，但它所獲得的圖像實(shí)際上是很薄樣品的內(nèi)部訊息，用于表面微觀觀察及分析幾乎是不可能的。掃描電鏡的發(fā)明，雖然給表面觀察及分析提供了有力的工具，但由于高能電子束對樣品有一定穿透深度，所得的信息也不能反映“真實(shí)”表面狀態(tài)。針對這一問題，IBM在瑞士蘇黎士研究所的賓尼希與羅雷爾于1982年發(fā)明了掃描隧道顯微鏡。在不到5年的時(shí)間內(nèi)，分辨率就達(dá)到了原子水平。 

隧道顯微鏡的原理是巧妙地利用了物理學(xué)上的隧道效應(yīng)及隧道電流。大家知道，金屬體內(nèi)存在大量“自由”電子，這些“自由”電子在金屬體內(nèi)的能量分布集中于費(fèi)米能級附近，而在金屬邊界上則存在一個(gè)能量比費(fèi)米能級高的勢壘。因此，從經(jīng)典物理學(xué)來看，在金屬內(nèi)的“自由”電子，只有能量高于邊界勢壘的那些電子才有可能從金屬內(nèi)部逸出到外部。但根據(jù)量子力學(xué)原理，金屬中的自由電子還具有波動(dòng)性，這種電子波在向金屬邊界傳播而遇到表面勢壘時(shí)，會(huì)有一部分透射。也就是說，會(huì)有部分能量低于表面勢壘的電子能夠穿透金屬表面勢壘，形成金屬表面上的“電子云”。這種效應(yīng)稱為隧道效應(yīng)。所以，當(dāng)兩種金屬靠得很近時(shí)（幾納米以下），兩種金屬的電子云將互相滲透。當(dāng)加上適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，即使兩種金屬并未真正接觸，也會(huì)有電流由一種金屬流向另一種金屬，這種電流稱為隧道電流。 

1981年賓尼希等人用鉑作了一個(gè)電極，用腐蝕得很尖的鎢針作另一電極，在兩電極間小于2mm的距離以內(nèi)，改變鎢針對鉑片的距離，測得隧道電流隨這距離的變化。測量結(jié)果表明，隧道電流和隧道電阻隨隧道間隙的變化非常敏感，隧道間隙即使只發(fā)生0.1nm的變化，也能引起隧道電流的顯著變化。 

對于非常光滑的樣品平面，如新解理的晶體表面，從微觀來看，是由原子按一定規(guī)律排列起來的。如果用一根很尖的探針（如鎢針）在距離該表面上十分之幾納米的高度上平行于表面在x，y方向掃描，由于每個(gè)原子有一定大小，因而在掃描過程中隧道間隙就會(huì)隨x，y的不同而不同，即使是百分之幾納米的高度變化也能在隧道電流上反映出來。利用一臺(tái)與掃描探針同步的記錄儀，將隧道電流的變化記錄下來，即可得到分辨本領(lǐng)為百分之幾納米的STM圖像。 

賓尼希1947年7月四日出生于德國的法蘭克福。其時(shí)正值第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束不久，他和小伙伴們常常在廢墟中做游戲，當(dāng)時(shí)他并不懂得為什么建筑物會(huì)成那個(gè)樣子。10歲時(shí)，盡管他還不太了解物理但已決心要當(dāng)一名物理學(xué)家。等到在學(xué)校里真正學(xué)到物理時(shí)，他大概有點(diǎn)懷疑這一選擇了。少年時(shí)代的賓尼希是一個(gè)音樂愛好者，母親很早就教他古典音樂。15歲時(shí)拉小提琴，參加過學(xué)校的管弦樂隊(duì)。 

十幾年后，當(dāng)賓尼希開始做畢業(yè)論文時(shí)，才真正感到物理的魅力，認(rèn)識(shí)到做物理工作比學(xué)習(xí)物理更有樂趣。他深切地體會(huì)到，“做”是“學(xué)”的正確途徑。 

1978年賓尼希在法蘭克福大學(xué)獲博士學(xué)位。他在做博士論文時(shí)參加馬廷森（Martienssen）教授的研究組，指導(dǎo)教師是洪尼希（Hoenig）博士。洪尼希博士指導(dǎo)他做實(shí)驗(yàn)，非常耐心。 

在他的妻子外格勒(L．Wagler）的勸說下，賓尼希在完成博士論文后，接受了IBM公司蘇黎世研究實(shí)驗(yàn)室的聘任，參加那里的一個(gè)物理小組。這是非常重要的決定，因?yàn)樵谀抢镔e尼希遇到了羅雷爾。 

1961年羅雷爾到美國的魯特格爾斯（Rutge。）大學(xué)做了兩手博士后，研究的題目是Ⅱ類超導(dǎo)體和金屬的導(dǎo)熱性。1963年回到瑞士，在魯希利康IBM研究實(shí)驗(yàn)室工作，研究本多（Kondo）系統(tǒng)在脈沖磁場中的磁阻問題。60年代末從事反磁體研究，并在研究組組長繆勒(K．A．Muller）的鼓勵(lì)下研究臨界現(xiàn)象。在這里，他開始與賓尼希合作，七十年代末開始致力于研制掃描隧道顯微鏡，終于在1982年作出了導(dǎo)致獲得1986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的重大