Rabu, 29 Februari 2012

Penemu Holography

Dennis Gabor was born on June 5, 1900, in Budapest, Hungary, to S. Berthold and Ady (Jacobovits) Gabor. The son of a businessman, he received his education at the technical universities of Budapest (1918-1920) and Berlin (1920-1927). He earned both his diploma and his doctorate in engineering from the Technische Hochschule, in Charlottenburg, Germany, the former in 1924, the latter in 1927. He remained in Berlin upon graduation, working as a research engineer for Siemens and Halske until Hitler's rise to power in 1933. At that point he left Germany for Britain, taking a job with the British Thomson-Houston Company in Rugby, England.
Gabor stayed with the British firm for 15 years, from 1933 to 1948, working on the improvement of the resolving power of the electron microscope. The electron microscope had increased resolving power a hundredfold over the finest light microscopes, yet it still fell short of allowing scientists to "see" atomic lattices (the patterned arrangement of atoms, not individual atoms, which are too small). The image was distorted in two ways - fuzziness (as if one's camera were out of focus) and sphericity (as though one were looking through a raindrop). If one improved the former, the latter worsened, and vice-versa.

In 1947 a brilliant solution occurred to Gabor. What if one were to use the diffraction pattern (the fuzziness) in a way which provided one with all the information about the atomic lattice. That is, why not take an unclear electron picture, then clarify that picture by optical means. This was the genesis of holography. Gabor proposed to take an electron beam of light and split it in two, sending one beam to an object, the other to a mirror. Both would initially have the same wavelength and be in phase (coherent), but upon reflection from the object and the mirror back to the photographic plate, interference would be set up. Imagine ocean waves rolling in upon a long, sandy beach, one following another. Imagine them all equal in size, intensity, and timing. Now imagine you could split the beach in two, with two sets of waves coming in upon two different beaches. Tilt these two at an angle of your own choosing, superimpose them, and imagine the interference the waves would create for each other. This interference would not be completely chaotic, but would actually follow a pattern. From this "diffraction" pattern, one could reconstruct the initial waves. Now vary these initial waves in size, intensity, and timing (which might be imagined as due to different weather conditions out at sea). The diffraction pattern would differ correspondingly, and even the weather conditions might be hypothetically reconstructed. This is what Gabor wished to do with electron beams. The beam from the mirror would be unchanged, but the beam reflected from the object would contain all the irregularities imposed upon it by that object. Upon their meeting at the photographic plate, the two beams would be generally incoherent, and an interference pattern would occur. This interference could then be captured upon film, and if light were then shone through this film, it would take on the interference pattern and produce an image capable of three-dimensional reconstruction.

Gabor worked out the basic technique by using conventional, filtered light sources, not electron beams. The mercury lamp and pinhole were utilized to form the first, imprecise holograms. But because even this light was too diffuse, holography did not become commercially feasible until 1960, with the development of the laser, which amplifies the intensity of light waves. Nevertheless, Gabor demonstrated mathematically that holography would work even with electron beams - just as his experiments showed it worked with ordinary light. The major practical problem remaining with the electron microscope prior to 1960, however, was not left unchallenged by Gabor - this was the double image incidentally obtained by the holographic process. Gabor was able to use the very defect of electron lenses - spherical aberration - to remove the second image.
Gabor published the principle of holography and the results of his experiments in Nature (1948), Proceedings of the Royal Society (1949), and Proceedings of the Physical Society (1951). This work earned him in 1948 a position on the staff of the Imperial College of Science and Technology, London. In 1958 he was promoted to professor of applied electron physics, and he held that post until his retirement in 1967. His other work consisted of research on high-speed oscilloscopes, communication theory, physical optics, and television, and he was awarded more than 100 patents. Yet Gabor was not the pure scientist or isolated inventor; many of his popular works addressed the social implications of technological advance, and he remained suspicious of assumptions of inevitable technological progress, nothing the social problems it could not solve as well as the ones it caused.
Gabor received many honors. In 1956 he was nominated to the Royal Society; he was made an honorary member of the Hungarian Academy of Scientists; and in 1971 he received the Nobel Physics Prize for his holographic work. He died in London on February 8, 1979.

Selasa, 28 Februari 2012

Penemu Radiology - Godfrey Hounsfield

Godfrey Newbold Hounsfield (28 Agustus 1919 – 12 Agustus 2004)

I was born and brought up near a village in Nottinghamshire and in my childhood enjoyed the freedom of the rather isolated country life. After the first world war, my father had bought a small farm, which became a marvellous playground for his five children. My two brothers and two sisters were all older than I and, as they naturally pursued their own more adult interests, this gave me the advantage of not being expected to join in, so I could go off and follow my own inclinations.

The farm offered an infinite variety of ways to do this. At a very early age I became intrigued by all the mechanical and electrical gadgets which even then could be found on a farm; the threshing machines, the binders, the generators. But the period between my eleventh and eighteenth years remains the most vivid in my memory because this was the time of my first attempts at experimentation, which might never have been made had I lived in a city. In a village there are few distractions and no pressures to join in at a ball game or go to the cinema, and I was free to follow the trail of any interesting idea that came my way. I constructed electrical recording machines; I made hazardous investigations of the principles of flight, launching myself from the tops of haystacks with a home-made glider; I almost blew myself up during exciting experiments using water-filled tar barrels and acetylene to see how high they could be waterjet propelled. It may now be a trick of the memory but I am sure that on one occasion I managed to get one to an altitude of 1000 feet!

During this time I was learning the hard way many fundamentals in reasoning. This was all at the expense of my schooling at Magnus Grammar School in Newark, where they tried hard to educate me but where I responded only to physics and mathematics with any ease and moderate enthusiasm.

Aeroplanes interested me and at the outbreak of the second world war I joined the RAF as a volunteer reservist. I took the opportunity of studying the books which the RAF made available for Radio Mechanics and looked forward to an interesting course in Radio. After sitting a trade test I was immediately taken on as a Radar Mechanic Instructor and moved to the then RAF-occupied Royal College of Science in South Kensington and later to Cranwell Radar School. At Cranwell, in my spare time, I sat and passed the City and Guilds examination in Radio Communications. While there I also occupied myself in building large-screen oscilloscope and demonstration equipment as aids to instruction, for which I was awarded the Certificate of Merit.

It was very fortunate for me that, during this time, my work was appreciated by Air Vice-Marshal Cassidy. He was responsible for my obtaining a grant after the war which enabled me to attend Faraday House Electrical Engineering College in London, where I received a diploma.

I joined the staff of EMI in Middlesex in 1951, where I worked for a while on radar and guided weapons and later ran a small design laboratory. During this time I became particularly interested in computers, which were then in their infancy. It was interesting, pioneering work at that time: drums and tape decks had to be designed from scratch. The core store was a relatively new idea which was the subject of considerable experiment. The stores had to be designed and then plain-threaded by hand (causing a few frightful tangles on occasions). Starting in about 1958 I led a design team building the first all-transistor computer to be constructed in Britain, the EMIDEC 1100. In those days the transistor, the OC72, was a relatively slow device, much slower than valves which were then used in most computers. However, I was able to overcome this problem by driving the transistor with a magnetic core. This increased the speed of the machine so that it compared with that of valve computers and brought about the use of transistors in computing earlier than had been anticipated. Twenty-four large installations were sold before increases in the speed of transistors rendered this method obsolete.

When this work finished I transferred to EMI Central Research Laboratories, also at Hayes. My first project there was hardly covered in glory: I set out to design a one-million word immediate access thin-film computer store. The problem was that after a time it was evident that this would not be commercially viable. The project was therefore abandoned and, rather than being immediately assigned to another task I was given the opportunity to go away quietly and think of other areas of research which I thought might be fruitful. One of the suggestions I put forward was connected with automatic pattern recognition and it was while exploring various aspects of pattern recognition and their potential, in 1967, that the idea occurred to me which was eventually to become the EMI-Scanner and the technique of computed tomography.

The steps in my work between this initial idea and its realisation in the first clinical brain-scanner have already been well documented. As might be expected, the programme involved many frustrations, occasional awareness of achievement when particular technical hurdles were overcome, and some amusing incidents, not least the experiences of travelling across London by public transport carrying bullock's brains for use in evaluation of an experimental scanner rig in the Laboratories.

After the initial experimental work, the designing and building of four original clinical prototypes and the development of five progressively more sophisticated prototypes of brain and whole body scanner (three of which went into production) kept me fully occupied until 1976. Since then I have been able to broaden my interest in a number of projects which are currently in hand in the Laboratories, including further possible advances in CT technology and in related fields of diagnostic imaging, such as nuclear magnetic resonance.

As a bachelor, I have been able to devote a great deal of time to my general interest in science which more recently has included physics and biology. A great deal of my adult life has centred on my work, and only recently did I bother to establish a permanent residence. Apart from my work, my greatest pleasures have been mainly out-of-doors, and although I no longer ski I greatly enjoy walking in the mountains and leading country rambles. I am fond of music, whether light or classical, and play the piano in a self-taught way. In company I enjoy lively way-out discussions.

From Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 1979, Editor Wilhelm Odelberg, [Nobel Foundation], Stockholm, 1980

This autobiography/biography was written at the time of the award and later published in the book series Les Prix Nobel/Nobel Lectures. The information is sometimes updated with an addendum submitted by the Laureate.

Rabu, 22 Februari 2012

Penemu Mikroskop

Hans Janssen
Dalam sejarah, yang dikenal sebagai pembuat mikroskop pertama kali adalah 2 ilmuwan Jerman, yaitu Hans Janssen dan Zacharias Janssen (ayah-anak) pada tahun 1590. Temuan mikroskop saat itu mendorong ilmuan lain, seperti Galileo Galilei (Italia), untuk membuat alat yang sama. Galileo menyelesaikan pembuatan mikroskop pada tahun 1609, dan mikroskop yang dibuatnya dikenal dengan nama mikroskop Galileo. Mikroskop jenis ini menggunakan lensa optik, sehingga disebut mikroskop optik. Mikroskop yang dirakit dari lensa optic memiliki kemampuan terbatas dalam memperbesar ukuran obyek. Hal ini disebabkan oleh limit difraksi cahaya yang ditentukan oleh panjang gelombang cahaya. Secara teoritis, panjang gelombang cahaya ini hanya sampai sekitar 200 nanometer. Untuk itu, mikroskop berbasis lensa optik ini tidak bisa mengamati ukuran di bawah 200 nanometer.
Zacharias Janssen

Untuk melihat benda berukuran di bawah 200 nanometer, diperlukan mikroskop dengan panjang gelombang pendek. Dari ide inilah, di tahun 1932 lahir mikroskop elektron. Sebagaimana namanya, mikroskop elektron menggunakan sinar elektron yang panjang gelombangnya lebih pendek dari cahaya. Karena itu, mikroskop elektron mempunyai kemampuan pembesaran obyek (resolusi) yang lebih tinggi dibanding mikroskop optik. Sebenarnya, dalam fungsi pembesaran obyek, mikroskop elektron juga menggunakan lensa, namun bukan berasal dari jenis gelas sebagaimana pada mikroskop optik, tetapi dari jenis magnet. Sifat medan magnet ini bisa mengontrol dan mempengaruhi elektron yang melaluinya, sehingga bisa berfungsi menggantikan sifat lensa pada mikroskop optik. Kekhususan lain dari mikroskop elektron ini adalah pengamatan obyek dalam kondisi hampa udara (vacuum). Hal ini dilakukan karena sinar elektron akan terhambat alirannya bila menumbuk molekul-molekul yang ada di udara normal. Dengan membuat ruang pengamatan obyek berkondisi vacuum, tumbukan elektron-molekul bisa terhindarkan.

Ada 2 jenis mikroskop elektron yang biasa digunakan, yaitu transmission electron microscopy (TEM) dan scanning electron microscopy (SEM). TEM dikembangkan pertama kali oleh Ernst Ruska dan Max Knoll, 2 peneliti dari Jerman pada tahun 1932. Saat itu, Ernst Ruska masih sebagai seorang mahasiswa doktor dan Max Knoll adalah dosen pembimbingnya. Karena hasil penemuan yang mengejutkan dunia tersebut, Ernst Ruska mendapat penghargaan Nobel Fisika pada tahun 1986. Sebagaimana namanya, TEM bekerja dengan prinsip menembakkan elektron ke lapisan tipis sampel, yang selanjutnya informasi tentang komposisi struktur dalam sample tersebut dapat terdeteksi dari analisis sifat tumbukan, pantulan maupun fase sinar elektron yang menembus lapisan tipis tersebut. Dari sifat pantulan sinar elektron tersebut juga bisa diketahui struktur kristal maupun arah dari struktur kristal tersebut. Bahkan dari analisa lebih detail, bisa diketahui deretan struktur atom dan ada tidaknya cacat (defect) pada struktur tersebut. Hanya perlu diketahui, untuk observasi TEM ini, sample perlu ditipiskan sampai ketebalan lebih tipis dari 100 nanometer. Dan ini bukanlah pekerjaan yang mudah, perlu keahlian dan alat secara khusus. Obyek yang tidak bisa ditipiskan sampai order tersebut sulit diproses oleh TEM ini. Dalam pembuatan divais elektronika, TEM sering digunakan untuk mengamati penampang/irisan divais, berikut sifat kristal yang ada pada divais tersebut. Dalam kondisi lain, TEM juga digunakan untuk mengamati irisan permukaan dari sebuah divais.

Tidak jauh dari lahirnya TEM, SEM dikembangkan pertama kali tahun 1938 oleh Manfred von Ardenne (ilmuwan Jerman). Konsep dasar dari SEM ini sebenarnya disampaikan oleh Max Knoll (penemu TEM) pada tahun 1935. SEM bekerja berdasarkan prinsip scan sinar elektron pada permukaan sampel, yang selanjutnya informasi yang didapatkan diubah menjadi gambar. Imajinasi mudahnya gambar yang didapat mirip sebagaimana gambar pada televisi. 
Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optic dan TEM. Pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron baru (elektron sekunder) atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut discan dengan sinar elektron. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor CRT (cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.

Demikian, SEM mempunyai resolusi tinggi dan familiar untuk mengamati obyek benda berukuran nano meter. Meskipun demikian, resolusi tinggi tersebut didapatkan untuk scan dalam arah horizontal, sedangkan scan secara vertikal (tinggi rendahnya struktur) resolusinya rendah. Ini merupakan kelemahan SEM yang belum diketahui pemecahannya. Namun demikian, sejak sekitar tahun 1970-an, telah dikembangkan mikroskop baru yang mempunyai resolusi tinggi baik secara horizontal maupun secara vertikal, yang dikenal dengan "scanning probe microscopy (SPM)". SPM mempunyai prinsip kerja yang berbeda dari SEM maupun TEM dan merupakan generasi baru dari tipe mikroskop scan. Mikroskop yang sekarang dikenal mempunyai tipe ini adalah scanning tunneling microscope (STM), atomic force microscope (AFM) dan scanning near-field optical microscope (SNOM). Mikroskop tipe ini banyak digunakan dalam riset teknologi nano "

Penemu Bola Lampu - Thomas Alva Edison

Thomas Alva Edison (11 February 1847 - 18 Oktober 1931)

Thomas Alva Edison adalah penemu dari Amerika dan merupakan satu dari penemu terbesar sepanjang sejarah. Edison mulai bekerja pada usia yang sangat muda dan terus bekerja hingga akhir hayatnya. Selama karirnya, Thomas Alva Edison telah mempatentkan sekitar dari 1.093 hasil penemuannya, termasuk bola lampu listrik dan gramophone, juga kamera film. Ketiga penemuannya membangkitkan industri-industri besar bagi industri listrik, rekaman dan film yang akhirnya mempengaruhi kehidupan masyarakat di seluruh dunia. Dia juga dikenal sebagai penemu yang menerapkan prinsip 'produksi massal' bagi penemuan-penemuannya.

Edison sendiri memperoleh keahliannya dalam bidang kelistrikan dan telegraphy (telegraph untuk komunikasi) pada usia belasan tahun. Pada tahun 1868, di usia 21 tahun, dia telah mengembangkan dan mempatentkan penemuannya yang berupa sebuah mesin yang merekam telegraph.

Bola lampu pertama
Dimasa kecilnya, Edison hanya bersekolah di sekolah yang resmi selama tiga bulan, selanjutnya semua pendidikannya diperoleh dari ibunya yang mengajar Edison di rumah. Ibu Edison mengajarkan Edison cara membaca, menulis, dan matematika. Dia juga sering memberi dan membacakan buku-buku bagi Edison, antara lain buku-buku yang berasal dari penulis seperti Edward Gibbon, William Shakespeare dan Charles Dickens.

Edison di usia 12 tahun, memperoleh penghasilan dengan cara bekerja menjual koran dan surat kabar, buah apel, serta gula-gula di sebuah jalur kereta api. Di usia itu pula, Edison hampir mengalami kehilangan seluruh pendengaran karena penyakit yang dideritanya, penyakit itu membuatnya menjadi setengah tuli. Edison pernah menulis dalam diarinya: "Saya tidak pernah mendengar burung bernyanyi sejak saya berusia 12 tahun."
Pada usia 15 tahun, Edison, sambil tetap berjualan, membeli sebuah mesin cetak kecil bekas yang selanjutnya dipasang pada sebuah bagasi mobil. Kemudian dia mencetak korannya sendiri, WEEKLY HERALD, yang di cetak, diedit dan dijualnya di tempat dia berjualan.

Alva Edison semasa kecil
Pada musim panas 1862, Edison menyelamatkan seorang anak berusia tiga tahun yang hampir di tabrak oleh mobil. Ayah dari anak yang diselamatkan adalah kepala stasiun kereta api di tempatnya berjualan. Dan sebagai rasa terima kasih, kepala stasiun tersebut mengajari Edison cara menggunakan telegraph. Setelah 5 bulan mempelajari telegraph, Edison bekerja sebagai ahli telegraph selama 4 tahun. Hampir semua gaji yang didapatnya dihabiskan dengan membangun berbagai macam laboratorium dan peralatan listrik.

Edison sangat senang mempelajari sesuatu dan membaca buku-buku yang ada. Dari semua yang dipelajarinya, Edison menerapkan pelajaran tersebut dengan cara bereksperimen di laboratorium kecilnya. Edison tinggal di laboratoriumnya, hanya tidur 4 jam sehari, dan makan dari makanan yang dibawa oleh asistennya ke laboratoriumnya. Edison melakukan percobaan dan eksperimen terus menerus hingga penemuan-penemuannya menjadi sempurna. Mungkin kata yang cocok untuk menggambarkan kepandaian Edison adalah:
"Genius adalah 99% kerja keras"

Penemu Telephone - Alexander Graham Bell

Alexander Graham Bell

Saat ini komunikasi antar manusia makin mudah karena udah ada fasilitas telepon yang sangat membantu dalam kehidupan sehari-hari. Lalu siapa tokoh yang paling berjasa dibalik penemuan telepon? Dia adalah Alexander Graham Bell yang pertama kali menemukan alat komunikasi ini.

Bell lahir pada tanggal 3 Maret 1847 di Edinburg, Scotland. Bell berasal dari keluarga yang sangat mementingkan pendidikan. Ayahnya adalah seorang psikolog dan elocution bernama Alexander Melville Bell, sedangkan kakeknya Alexander Bell merupakan seorang elucution professor.

Setelah menyelesaikan kuliahnya di University of Edinburg dan University College di London, Bell memutuskan buat menjadi asisten ayahnya. Dia membantu orang-orang yang cacat pendengaran untuk belajar berbicara dengan metode yang telah diterapkan oleh ayahnya, yaitu dengan memperhatikan posisi bibir dan lidah lawan bicara.

Pada saat dia bermukim di London, Bell sempat belajar tentang percobaan yang dilakukan oleh Herman Ludwig von Helmholtz berupa tuning fork dan magnet yang bisa menghasilkan bunyi yang terdengar nyaring. Kemudian baru pada tahun 1865 Bell mempelajari lebih mendalam tentang suara yang keluar dari mulut saat berbicara.

Bell semakin tertarik dengan segala sesuatu yang berhubungan dengan bunyi-bunyian, makanya dia nggak keberatan ketika harus mengajar di Sarah Fuller, Boston yang merupakan sekolah khusus orang-orang tuli pada tahun 1870, selain itu Bell juga bekerja sebagai guru privat. Dan ketika dirinya diangkat menjadi guru besar psikologi di Boston University pada tahun 1873, Bell mengadakan suatu pertemuan khusus buat para guru yang menangani masalah murid-murid yang mengalami cacat pendengaran.

Hampir seluruh hidupnya Bell menghabiskan waktunya untuk mengurusi masalah pendidikan orang-orang yang cacat pendengaran bahkan kemudian dirinya mendirikan American Association to Promote the Theahing of Speech to the Deaf.

Bell mulai melakukan penelitian dengan menggunakan phonatograph, multiple telegraph dan electric speaking telegraph dari tahun 1873 sampai 1976 yang dibiayai oleh dua orang ayah dari muridnya. Salah satu penyandang dananya adalah Gardiner Hubbard yang mempunyai seorang putri yang telinganya tuli bernama Mabel, wanita inilah yang dikemudian hari menjadi istri Bell.

Di kemudian hari Bell mengungkapkan keinginannya untuk menciptakan suatu alat komunikasi dengan transmisi gelombang listrik. Bell pun mengajak temannya Thomas Watson buat membantu menyediakan perlengkapannya. Penelitiannya dilakukan dengan menggunakan alat pengatur suara dan magnet untuk menghantarkan bunyi yang akan dikirimkan, peristiwa ini terjadi pada tanggal 2 Juni 1875.

Akhirnya terciptalah karya Bell sebuah pesawat penerima telepon dan pemancar yang bentuknya berupa sebuah piringan hitam tipis yang dipasang di depan electromagnet. Baru pada tanggal 14 Februari 1876 Bell mematenkan hasil penemuannya, tapi oleh US Patent Office penemuan Bell ini baru resmi dipatenkan pada tanggal 7 Maret untuk “electric speaking telephone”.

Bell terus memperbarui penemuannya dan untuk pertama kalinya dia berhasil mengirimkan suatu kalimat berbunyi “Watson, come here, I want you” pada tanggal 10 Maret 1876.

Share It