Уоррен П. Мейсон - Warren P. Mason

Мейсон около 1966 года

Уоррен Перри Мейсон (28 сентября 1900 - 23 августа 1986) был американским инженером-электриком и физиком в Bell Labs . Выпускник Колумбийского университета , он опубликовал четыре книги и почти сотню статей. Ему было выдано более двухсот патентов, больше, чем кому-либо еще в Bell Labs. Его работа включала акустику , фильтры , кристаллы и керамику, материаловедение , химию полимеров , ультразвук , связывание с полупроводниками , внутреннее трение и вязкоупругость .

Мейсон основал область схем с распределенными элементами . Он был первым, кто экспериментально показал вязкоупругость отдельных молекул. Он нашел экспериментальное доказательство электрон - фононной связи в твердых телах и сделанных измерений , которые способствовали теории фононного увлечения и сверхпроводимости . Многие изобретения Мэйсона в электронике до сих пор широко используются современными разработчиками схем.

Семья и образование

Мейсон родился в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо , 28 сентября 1900 года в семье Кейт Сагендорф Мейсон и Эдварда Лютера Мейсона, директора школы и страхового агента. Его мать и отец окончили Мичиганский университет около 1890 года. Его отец умер, когда ему было пятнадцать. Его старший брат, Эдвард Сагендорф Мейсон , стал известным экономистом.

Мейсон получил степень бакалавра наук. Он получил степень магистра в области электротехники в Канзасском университете в 1921 году. После этого он продолжил свое образование на полставки в Колумбийском университете , получив степень магистра в 1924 году и докторскую степень. в 1928 г. оба по физике.

Мейсон женился на Эвелин Стюарт МакНалли в 1929 году. Эвелин была выпускницей Университета Рутгерса и работала детским психологом в школах. У них родилась дочь Пенелопа Э. Мейсон. Эвелин умерла в 1953 году. Мейсон женился на своей второй жене, Эдит Юинг Эйлсворт, учительнице, в 1956 году. Мейсон и Эдит были пассажирами авиакатастрофы с Кармел в 1965 году . Их самолет совершил аварийную посадку около Данбери, штат Коннектикут, где несколько человек погибли, в том числе пилот, который снова вошел в горящий самолет, пытаясь спасти пассажира. Эдит умерла в 1985 году.

Карьера

Мейсон присоединился к Western Electric Company в 1921 году. В 1925 году Bell Telephone Laboratories (Bell Labs) была выделена из Western Electric в отдельную компанию. Мейсон перешел в Bell Labs и оставался там всю свою карьеру. Он ушел из Bell Labs в 1965 году, но оставался там консультантом еще два года. После выхода на пенсию он занимал должность приглашенного профессора в Колумбийском университете и был научным сотрудником Колумбийской горной школы им . Генри Крамба . Мейсон ушел из Колумбии в 1977 году.

Мейсон был президентом Американского акустического общества в 1956 году. Он был среди первых трех стипендиатов, избранных в Общество инженерных наук в 1975 году вместе с Ахмедом Джемалем Эрингеном и Гарольдом Либовицем . Мейсон умер 23 августа 1986 года в Гейнсвилле, штат Флорида .

Работа

Работа Мейсона охватывала широкий спектр областей. Большая часть его работы касалась фильтрации не только в электрической, но также в механической и акустической областях. Другие области исследований включали пьезоэлектрические кристаллы и керамику , сегнетоэлектрические кристаллы, подводные преобразователи звука , связывание металлов с металлами и полупроводниками , физику износа, полупроводниковые датчики деформации , усталость металлов и внутреннее трение твердых тел и жидкостей.

Мейсон работал над механическими фильтрами , ключевым компонентом мультиплексирования с частотным разделением в телефонных системах . Их можно получить с гораздо более резкими переходными полосами, чем с помощью обычных ЖК-фильтров . Мейсон изобрел новый тип механического фильтра, кварцевый фильтр, состоящий из решеток кристаллов, который стал стандартной формой фильтрации в этих системах. Мейсон показал, что эффективность и пропускная способность акустических преобразователей, таких как те, которые используются в гидролокаторах , могут быть значительно улучшены за счет механико-электрических аналогий и применения теории электрических сетей , в частности теории фильтров .

Современная схема с распределенными элементами. Такие схемы основаны на принципах, установленных Мэйсоном. Это полосовой фильтр, за которым следует фильтр нижних частот .

Докторская диссертация Мейсона была посвящена акустическим фильтрам и рупорам. В этой работе Мейсон впервые применил модель распределенных элементов для описания акустических фильтров. Позже он расширил эту работу для распределенных электрических фильтров и распределенных механических фильтров, сделав его основателем области схем с распределенными элементами .

В 1935–1948 годах Мейсон возглавлял отдел исследований кристаллов, который изучал пьезоэлектрические кристаллы. Он изобрел GT срез кристалла , который имеет почти нулевой температурный коэффициент ее резонансной частоте . Кристалл широко используется там, где требуется точная частота, например, в стандартах частоты и фильтрации. Другими исследованными материалами были дигидрофосфат аммония , используемый в гидролокаторах, титанат бария , электрострикционный материал и тартрат этилендиамина . Последний материал был изучен как возможное решение проблемы нехватки бразильского кварца , поскольку он растворим в воде и, следовательно, может выращиваться в лаборатории. Однако это стало ненужным, когда стало возможным выращивание кристаллов кварца .

Во время Второй мировой войны Мэйсону было поручено найти более прочный материал, чем неопрен, для изготовления куполов гидролокатора . Требовался материал, который сохранял бы хорошее соответствие неопрена свойствам передачи звука морской воды, но имел бы модуль упругости в тысячи раз больше. Мейсон пробовал смеси на основе эфиров целлюлозы , запах которых был настолько ужасен, что его выгнали из лаборатории в близлежащее озеро, чтобы провести тестирование. Это заставило его жаловаться на то, что химия полимеров не является «цивилизованной национальной защитой». Другая военная работа включала кристаллические преобразователи для гидролокаторов и торпед , кристаллические линии задержки для радаров и глушители орудий.

С 1948 года Мейсон возглавлял Отдел исследований механики. Вместе с Рональдом Уиком Мейсон изобрел рог Мэйсона-Вика, трансформатор механического сопротивления . Он состоял из твердого, экспоненциально сужающегося стержня из титаната бария и использовался в экспериментах для усиления механических колебаний. Один из таких экспериментов касался внутреннего трения и усталости металлов.

В ультразвуке Мейсон впервые продемонстрировал одноцепочечную вязкоупругость, в которой эластичность обусловлена ​​самими отдельными молекулярными цепями, а не их переплетением. В 1956 г. Мейсон и Х. Э. Бёммель обнаружили экспериментальные доказательства электрон-фононного взаимодействия в чистых образцах свинца и олова. Работа имеет отношение к измерению параметров в теории БКШ о сверхпроводимости . В 1964 г. Мейсон и Т. Б. Бейтман измерили затухание и изменения скорости в легированном германии и кремнии . Эта работа помогла количественно оценить теорию увлечения фононов в полупроводниках. Мейсон использовал ультразвук, чтобы развить свою теорию, согласно которой внутреннее трение в металлических сплавах и горных породах вызвано дислокациями .

Характеристики

Мейсон был известен своей изобретательностью и готовностью игнорировать общепринятые взгляды. Его имя побудило его коллег сравнить его с вымышленным персонажем Перри Мэйсоном . Как и вымышленный юрист, Мейсон, как говорили, мог извлекать информацию из редких данных, которую другие сочли бы недостаточной для того, чтобы сделать выводы. Мейсон был известен своей необычной привычкой ходить на месте во время размышлений, что он, по-видимому, делал, чтобы не упустить экспериментальные результаты по мере их появления.

Награды

• Член- учредитель, научный сотрудник, президент и золотой медалист Американского акустического общества.
• Премия выдающегося выпускника Канзасского университета, 1965.
• Премия Бекмана Общества приборостроителей Америки , 1964 год.
• Мемориальная награда CB Sawyer на симпозиуме по контролю частоты, 1966 г.
• Медаль IEEE Lamme , 1967.

Наследие

Журнал Американского акустического общества опубликовал специальный памятный выпуск журнала в 1967 году , после выхода на пенсию Мейсона. Он содержал двадцать семь статей от сорока двух зарубежных авторов. 117-е собрание Американского акустического общества провело сессию в честь Мэйсона, на которой были представлены девять приглашенных докладов о жизни, работе и наследии Мэйсона.

Изобретения Мейсона в области электроники до сих пор широко используются. К ним относятся схемы с распределенными элементами, фильтры на кристаллической решетке и кварцевый кристалл GT.

Избранные работы

На пенсию в 1965 году на имя Мэйсона было 89 статей и 111 патентов. К 1973 году Мейсон накопил в общей сложности 216 патентов. Это было наибольшее количество патентов, когда-либо выдаваемых сотрудниками Bell Labs. Мейсон добился этого в организации, где его коллеги были плодотворны в создании патентов. К 1983 году Bell Labs получила в общей сложности двадцать тысяч патентов.

Книги

• Электромеханические преобразователи и волновые фильтры , Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1942 OCLC  213790905.
• Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультразвуке , Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1950 OCLC  321010906.
• Физическая акустика и свойства твердых тел , Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1958 OCLC  878851990.
• Кристаллофизика процессов взаимодействия , Нью-Йорк: Academic Press, 1966 OCLC  1025264945

Статьи

• (совместно с Р.А. Сайксом) «Использование коаксиальных и симметричных линий передачи в фильтрах и широкополосных трансформаторах для высоких радиочастот» , Bell System Technical Journal , vol. 16. С. 275–302, 1937.
• (с RF Wick) «Преобразователь из титаната бария, способный совершать большие движения на ультразвуковой частоте» , Журнал Акустического общества Америки , вып. 23, вып. 2. С. 209–214, 1951.
• (совместно с Х. Э. Бёммелем) «Затухание ультразвука при низких температурах для металлов в нормальном и сверхпроводящем состояниях» , Журнал Акустического общества Америки , вып. 28, вып. 5. С. 930–943, 1956.
• (совместно с Т.Бейтманом) "Распространение ультразвуковых волн в чистом кремнии и германии" , Журнал Американского акустического общества , вып. 36, вып. 4. С. 644–652, 1964.
• (совместно с Джоном Т. Куо) «Внутреннее трение сланца Пенсильвании» , Журнал геофизических исследований , вып. 76, вып. 8, pp. 2084–2089, 10 марта 1971 г.
• «Внутреннее трение в породах Луны и Земли» , Природа , т. 243, pp. 461–463, 24 декабря 1971 г.
• «Внутреннее трение, акустическая эмиссия и усталость в металлах для ультразвуковых частот высокой амплитуды» , Engineering Fracture Mechanics , vol. 8, вып. 1. С. 89–96, 1976.

использованная литература

Список используемой литературы

• Бернштейн, Джереми, Три степени выше нуля: лаборатории Белла в информационном веке , Cambridge University Press, 1987 ISBN  0521329833 .
• Фаген, доктор медицины; Миллман, С. История инженерии и науки в системе Bell: Том 5: Коммуникационные науки (1925–1980) , Лаборатории AT&T Bell, 1984 ISBN  0932764061 .
• Хантер, Ян, Теория и разработка микроволновых фильтров , IET, 2001 ISBN  0852967772 .
• Мейсон, Уоррен П., «Исследование регулярного сочетания акустических элементов с приложениями к повторяющимся акустическим фильтрам, коническим акустическим фильтрам и рупорам» , Bell System Technical Journal , vol. 6, вып. 2. С. 258–294, апрель 1927 г.
• Мейсон, Уоррен П., "Характеристики распространения звуковых трубок и акустических фильтров" , Physical Review , vol. 31, нет. 2. С. 283–295, февраль 1928 г.
• Мейсон, Уоррен П., "Электрические и механические аналогии" , Bell System Technical Journal , vol. 20, нет. 4. С. 405–414, октябрь 1941 г.
• Миллер, Гарри Б. (председатель), "Мемориальная сессия Уоррена П. Мэйсона" , Журнал Акустического общества Америки , вып. 85, вып. S1, стр. S19-S21, май 1989 г.
• Некрологи, New York Times , стр. B12, 28 августа 1986 г.
• Полкингхорн, Фрэнк А., "Устная история: Уоррен П. Мейсон" , интервью нет. 005 для Центра истории IEEE, 3 марта 1973 г., Engineering and Technology History Wiki, получено 15 апреля 2018 г.
• Раджагопал К. Учебник инженерной физики: Часть 1 , PHI Learning, 2008 ISBN  8120336658 .
• Терман, Фредерик Эммонс, Справочник радиоинженера , McGraw-Hill, 1943 OCLC  504724694
• Терстон, Роберт Н., "Уоррен П. Мейсон: 1900–1986" , Журнал Акустического общества Америки , вып. 81, вып. 2. С. 570–571, ​​февраль 1987 г.
• Терстон, Роберт Н., «Историческая справка: Уоррен П. Мейсон (1900–1986), физик, инженер, изобретатель, автор, учитель» , IEEE Transactions по ультразвуку, сегнетоэлектрикам и контролю частоты , т. 41, нет. 4. С. 425–434, июль 1994 г.
• Томази, Уэйн, Системы электронной связи , Прентис-Холл, 2001 ISBN  0130221252 .
• Ward, Reeder N .; Монтгомери, Марк Т .; Готтлиб, Милтон, "Сканеры и модуляторы - акустооптические", стр. 2488–2524 в, Дриггерс, Рональд Дж. (Редактор), Энциклопедия оптической инженерии , CRC Press, 2003 ISBN  0824742524 .