فرانس ميشيل بينينغ

وُلد بينينغ في غرب هولندا، في بلدة غورينشيم، في 12 سبتمبر 1894. ^{[ 1 ]} التحق بينينغ بجامعة ليدن، حيث درس الرياضيات والفيزياء كطالب دراسات عليا تحت إشراف هايك كامرلينغ أونيس . انصبّ عمل بينينغ في الدكتوراه على قياس الخصائص الديناميكية الحرارية لغازات مختلفة عند درجات حرارة منخفضة للغاية. حصل بينينغ على درجة الدكتوراه في 25 يونيو 1923، عن أطروحته بعنوان " قياسات على خطوط الكثافة المتساوية للغازات عند درجات حرارة منخفضة". ^{[ 2 ]}

كان والده، لورنس بينينغ ، روائيًا شهيرًا في الأوساط الأدبية الهولندية، واشتهر بتصويره الرومانسي لحرب البوير. ^{[ 3 ]} أما والدته فكانت أدريانا جينيك ماشلينا هيجمانز. تزوج بينينغ من مارجي ديركسن عام 1921، وأنجبا ستة أطفال هم: لورنس، وهندريكوس، وبول، وآد، ونيللي، وإلس. ^{[ 4 ]}

في عام ١٩٢٤، عُيّن بينينغ فيزيائيًا تجريبيًا في القسم الهولندي لقسم أبحاث شركة فيليبس، الكائن في حي ستريب بمدينة آيندهوفن. وكلف جيل هولست، المساعد السابق لهايك كامرلينغ أونيس ورئيس مختبر فيليبس للعلوم الطبيعية (نات لاب)، بينينغ بمواصلة أبحاثه حول ظواهر التفريغ الغازي لتطوير مصابيح جديدة. ^{[ ٥ ]} درس بينينغ إمكانات طاقة الانهيار لتفريغات الغاز الخامل منخفضة الضغط. وفي عام ١٩٢٦، لاحظ بينينغ أن الإلكترونات تحت تأثير تيار الجهد المستمر في تفريغات الزئبق منخفضة الضغط تصل إلى سرعات عالية نتيجةً للتذبذبات عالية التردد في الغاز. وقد شكّلت هذه الملاحظات تحديًا لملاحظات إيرفينغ لانغمير. ^{[ ٦ ]} كما درس بينينغ تأثير كثافة الغاز والمسافة بين الأقطاب الكهربائية على جهد واستقرار تفريغات خليط الغازات النبيلة، وذلك بقياس منحنيات باشن. ^{[ ٥ ]}

يُعدّ تأين بنينغ أحد أشكال التأين الكيميائي ، وهي عملية تأين تتضمن تفاعلات بين ذرات أو جزيئات متعادلة. ^{[ 7 ]} يُعرف تأثير بنينغ، كما يُطلق عليه غالبًا، بأنه تفاعل متسلسل للتأين ناتج عن تصادم عالي الطاقة بين ذرات غاز خامل مثارة (مثل الأرغون) شبه مستقرة وشوائب غازية ضئيلة يكون جهد تأينها أقل من جهد التأين المخزن للجزيء شبه المستقر. تُسبب هذه التصادمات إطلاق إلكترونات، والتي بدورها تتفاعل مع جزيئات غاز نبيل مستقرة أخرى لتكوين المزيد من الجزيئات شبه المستقرة، مما يؤدي إلى المزيد من تفاعلات التأين. وقد أبلغ بنينغ عن هذا التأثير لأول مرة عام 1927. ^{[ 8 ]} يُستخدم تأثير بنينغ في مصابيح النيون ذات التفريغ الغازي والمصابيح الفلورية ، حيث يُملأ المصباح بمزيج بنينغ لتحسين خصائصه الكهربائية.

اخترع بينينج نوعًا من مقياس الفراغ ذي الكاثود البارد المعروف باسم مقياس بينينج ، ^{[ 9 ]} والذي قامت شركة فيليبس بتسويقه.

درس بينينغ تأثير المجالات المغناطيسية على تفريغات الغاز عند الضغوط المنخفضة. وتوصل إلى أن تيار الطاقة المار عبر أنبوب التفريغ في مجال مغناطيسي يُمكن استخدامه لقياس الضغط بدقة. في محاولته الأولى لقياس تيار الطاقة، استخدم بينينغ نظام مقياس أيوني ثلاثي الأقطاب مع مسار طيران خطي للإلكترونات. نجحت هذه الطريقة، لكنها كانت هشة وغير فعالة عند الضغوط المنخفضة جدًا. في محاولته الثانية، جهّز أنبوب التفريغ الخاص به بمهبط حلقي الشكل ولوحين أنوديين أعلى وأسفل الأنبوب في مجال مغناطيسي. الآن، تسلك الإلكترونات مسار طيران أطول خارج الحلقة، بين الأقطاب الكهربائية في مدار حلزوني. ^{[ 10 ]} سمح إطالة مسار طيران الإلكترونات بمزيد من التصادمات مع الذرات شبه المستقرة. أدى ذلك إلى تضخيم إشارة الإلكترونات، وهو ما كان كافيًا لقياس ضغط الغاز. وهكذا ظهر مقياس ضغط بينينغ (مقياس الفراغ) كتطبيق عملي. ^{[ 5 ]}

يخزن مصيدة بينينغ الجسيمات المشحونة باستخدام المجالات المغناطيسية والكهربائية. وقد سُميت بهذا الاسم نسبةً إلى بينينغ من قِبل هانز جورج ديهملت، الذي بنى أول مصيدة من هذا النوع. استلهم ديهملت فكرته من مقياس الفراغ الذي صنعه بينينغ، حيث يتناسب التيار المار عبر أنبوب التفريغ في مجال مغناطيسي طرديًا مع الضغط. ^{[ 11 ]} تُستخدم مصائد بينينغ حاليًا في القياسات المغناطيسية، وهي موضوع بحث نشط. وقد أدى إدخال هذه المصيدة إلى ظهور مناهج جديدة في قياس الطيف الكتلي عالي الدقة، باستخدام مطيافات كتلية مثل السيكلوترون الأيوني، ومطياف الرنين، ومصيدة الأيونات.

عمل بينينغ لفترة وجيزة خلال الحرب العالمية الثانية في مصنع أنابيب فيليبس لتطوير أنابيب إلكترونية عالية التردد. وكتب بينينغ، بالاشتراك مع إم جيه درويفيسين، مراجعةً لأعماله حول التفريغ الغازي نُشرت عام 1940 في المجلة الأمريكية " مراجعات الفيزياء الحديثة" . ^{[ 12 ]} وبسبب الاحتلال الألماني لهولندا، لم يرَ بينينغ النص المنشور حتى عام 1946. بعد الحرب، ركّز على ظاهرة هبوط الجهد عند المهبط أثناء تفاعلات التفريغ المتوهج. ابتكر بينينغ أنبوبًا مهبطيًا بجهد أكثر استقرارًا عن طريق إزالة طبقة الأكسيد من المهبط؛ مما سمح بقياس هبوط الجهد عند المهبط بدقة. ^{[ 5 ]} في خمسينيات القرن العشرين، بدأت صحة بينينغ بالتدهور، وتوفي في 6 ديسمبر 1953 في أوتريخت. ^{[ 1 ]}