这些仪器技术成果竟然出自俄国人

俄罗斯作为中国最近的邻国，国土面积非常广阔。但是上个世纪苏联解体之后，俄罗斯的经济就一直处于低迷的状态，都赶不上日本。然而俄罗斯在科学技术领域的发展成就却是有目共睹，历年来荣获诺贝尔奖的科学家非常多的出自于俄罗斯。仪器技术也不例外，对此，本文盘点了那些出自俄国人的仪器技术成果。

亚・普罗霍罗夫（Aleksandr M.Prokhorov，1916-2002）

普罗霍罗夫1916年7月11日出生于澳大利亚昆士兰州艾瑟顿一个流亡的俄国革命工人家庭里，1923年回到祖国苏联，逝世于俄罗斯莫斯科。在他当研究生的1944年—1950年间，就建立了关于电子管振荡器中的频率稳定性理论，首次获得同步加速器中电子的超高额相干辐射，并开始了气体波谱学的研究。就在这些研究中，他萌发了研制分子振荡器的想法。

1952年5月普罗霍罗夫和他的合作者巴索夫在全苏波谱学会议上提出了获得量子放大与振荡的可能性的报告。接着，在1954年10月出版的苏联《实验与理论物理》杂志上，他们发表的论文提出了一个具体方案。选用分子的转动能级，不同的转动能级其电偶极矩也不同。具有电偶极矩的分子束在不均匀电场中会发生偏转，所以处于不同转动能级的分子偏转程度有所不同。这样就可以把它们分开，使处于上能级的分子进入实验区。这样就人为地造成了粒子数反转状态，从而实现微波的放大和振荡。他们对氟化铯（CsF）分子两基态之间的跃迁进行理论估算，在《苏联科学院报告》上发表了“分子放大与振荡理论”的论文，应用量子力学进行理论分析。普罗霍罗夫与巴索夫和汤斯与肖洛在大约相同的时间内对微波激射器作出了开创性的工作。两组人思路基本相同，汤斯和肖洛首先在实验上获得成功，而普罗霍罗夫和巴索夫则首先奠定了理论基础。

氨分子激射器作为第一个量子电子学器件，有其重要的历史意义。它制成后不久，就被做成氨分子钟，作为时间和频率的基准。但由分子束或气体制成的微波激射器波段有限，浓度低，功率小。还有待于继续发展。后来普罗霍罗夫把氨分子激射器的工作波长减小到亚毫米量级，把频率提高了一两个量级。从1955年起，普罗霍罗夫又把注意力转向顺磁共振微波激射器，他在几年内研究了一系列顺磁晶体的顺磁共振与弛豫特性，并于1958年获得了微波激射。

1958年普罗霍罗夫和汤斯分别发表文章，指出光学中使用的法布里-珀罗标准具可用作从亚毫米波直到可见光波段的谐振腔。与微波谐振腔相比，这是一种开放式的腔。两块具有高反射率的半透镜对面放置，其间隔远大于波长。但入射电磁波从垂直于镜面的方向射入腔中后，在两镜面间来回反射，形成驻波，起着谐振腔的作用。在他们的理论指导下，两年后就发明了激光器。

尼古拉·巴索夫（Николай Геннадиевич Басов，1922－2001）

巴索夫1922年12月14日出生于俄罗斯的乌斯曼，父亲是一位大学教授。巴索夫于1941年在优龙涅什中学毕业。卫国战争中在部队服役。1946年进入莫斯科机械学院，1950年毕业。从1948年起，巴索夫就在苏联科学院列别捷夫物理研究所振动实验室任实验员，大学毕业后继续在该研究所工作，并升任工程师，1956年获得博士学位，1963年，任该所新建立的量子电子学实验室主任，兼莫斯科工程物理学院（原莫斯科机械学院）教授。普罗霍罗夫与巴索夫联名发表的两篇有关微波激射器的开创性论文，第一作者都是巴索夫，第二作者是普罗霍罗夫。可见，巴索夫在这项有历史意义的工作中起了何等的作用。当时巴索夫还未取得博士学位。

巴索夫又一项重要的科学贡献是对半导体激光器的研究。早在第一台激光器问世以前，巴索夫在1959年就提出了半导体激光器的方案。在半导体上加上足够强的脉冲电场，在强电场作用下，大量原子通过碰撞而被电离，导带中的电子数及价带中的空穴数均急剧增多。当电场撤去后，在一定条件下，可以产生粒子数反转状态。1961年，巴索夫又提出p-n结注入式激光器的原理，发表于苏联《实验与理论物理》杂志上。他还导出了产生受激发射的条件。据此，好几个研究组在1962年先后制成了半导体激光器。巴索夫用砷化镓（GaAs）在77K下获得近红外光的受激辐射。这种类型的激光器后来得到不断的完善，改进了结构，降低了阈值电流，提高了效率，压缩了激光线宽，特别是使其能在室温下工作。到了70年代后期，已逐渐形成了在应用上大发展的局面。成为当前应用最广的一种半导体激光器。

巴索夫倡导激光引发热核聚变，在1962年苏联科学院主席团会议上，以及在1963年巴黎国际量子电子学大会上，他都提出了这个建议。他一方面研制大功率的激光器和研究靶技术；另一方面深入了解产生这种效应的物理条件。1968年，实现了用强激光照射氘化锂（LiD）靶，首次发现从靶中产生出了中子。

巴索夫还致力于寻求新的原理与途径以产生大功率激光。从1962年起，他和他的合作者在化学激光器方面进行了深入研究，制成大功率脉冲和连续的氟化氢化学激光器、大功率纳秒脉冲光解离碘激光器、用电离的新型高气压气体激光器和准分子激光器。他们在信息的光学处理方法、激光稳频、激光频标、激光诱发化学反应、金属表面的激光涂层与固化等方面都有重要工作。在非线性光学方面，产生激波的爆发性化学激光器方面，巴索夫都起到了先驱者的作用。

茨维特（Mихаил Семёнович Цвет，1872-1919）

1896年获日内瓦大学哲学博士学位后，全家移居俄国。1901年获喀山大学植物学学士学位。1902年任华沙大学讲师，1907年任兽医学院教授，1908年任华沙理工大学教授。

茨维特应用化学方法研究细胞生理学。1900年他在树叶中发现了两种类型的叶绿素：叶绿素a和叶绿素b，后来又发现了叶绿素c,并分离出纯的叶绿素。他最重大的贡献是发明分析化学和有机化学中极重要的实验方法——色谱法。他的第一篇关于色谱法的论文发表在1903年华沙的《生物学杂志》上。1906～1910年的论文都发表在德国的《植物学杂志》上。在这几篇论文中，他详细地叙述了利用自己设计的色谱分析仪器，分离出胡萝卜素、叶绿素和叶黄素。由于他的论文发表在不大知名的期刊上，所以当时没有引起化学界的注意。直到1931年，R.库恩才发现茨维特所发明色谱法的重要性，此法才得到普遍的推广和应用。

此外，还有创建第一个光电探测器把光电子的能量转换成电能的亚历山大•斯托列托夫，发明orbitrap的Makarov也都是俄国人。