Biographie Robert van de Graaff (1901-1967)
Robert Jenison van de Graaff est né à Tuscaloosa, Alabama, le 20 décembre 1901. Il a obtenu un baccalauréat et une maîtrise en génie mécanique à l’Université de l’Alabama en 1922 et 1923, respectivement. Il a travaillé brièvement pour l’Alabama Power Company avant de s’inscrire à la Sorbonne à Paris. En 1925, il a déménagé à l’Université d’Oxford en tant que boursier Rhodes et a obtenu à la fois un baccalauréat (1926) et un doctorat. (1928) diplôme. Pendant son séjour à Oxford, van de Graaff s’est intéressé aux difficultés d’accélération des particules à des vitesses élevées pour une utilisation dans la recherche nucléaire. Il lui vint à l’esprit qu’une technique qui pourrait être utilisée serait de déposer des charges électriques sur une courroie mobile, puis d’accumuler ces charges à l’intérieur d’une sphère métallique creuse. En 1929, il commença à travailler à la construction d’un tel appareil. Le résultat de ces recherches fut la machine qui porte aujourd’hui son nom, le générateur van de Graaff.
Le générateur van de Graaff consiste en une longue colonne creuse verticale contenant une courroie mobile. Au sommet de la colonne se trouve une sphère en forme d’haltère qui retient la charge électrique balayée par la ceinture. Les premiers modèles de la machine étaient capables de générer un potentiel de 80 000 volts, bien que les machines ultérieures aient produit des particules avec un excès de 5 000 000 volts. Van de Graaff a envisagé un certain nombre d’applications pour sa machine. Il était particulièrement intéressé par le bombardement d’atomes lourds, comme l’uranium et le thorium, avec des protons. 
Il pensait qu’un tel bombardement pourrait entraîner la désintégration de ces atomes déjà instables ou, si les noyaux lourds capturaient des protons, ils pourraient se transformer en éléments de numéros atomiques supérieurs à 92. Plus tard dans sa carrière, van de Graaff a conçu des méthodes pour accélérer les atomes d’uranium à utiliser dans le bombardement d’autres atomes d’uranium. Dans le processus, il était capable de créer des ions d’uranium dans lesquels jusqu’à cinquante électrons avaient été retirés des atomes correspondants ! Van de Graaff a travaillé au Massachusetts Institute of Technology (MIT) de 1931 à 1960. Il a ensuite démissionné pour cofonder la High Voltage Engineering Corporation (HVEC). Il a poursuivi ses recherches au HVEC pour le reste de sa carrière et est décédé à Boston le 16 janvier 1967.
Van de Graaff, Robert Jenison (1901-1967) Expérimentaliste américain, le physicien des particules 
Robert Jenison Van de Graaff a apporté une contribution majeure aux progrès de la physique des hautes énergies grâce à son invention de ce qu’on a appelé le générateur Van de Graaff, un accélérateur électrostatique à haute tension capable d’accélérer électrons à des millions de volts d’énergie cinétique. Il est né le 20 décembre 1901 à Tuscaloosa, Alabama, de Minnie Cherokee Hargrove et Adrian Sebastian Van de Graaff. Sa première éducation était dans les écoles publiques de Tuscaloosa. Ayant l’intention de devenir ingénieur en mécanique, il a étudié à l’Université de l’Alabama, où il a obtenu son B.S. diplôme en 1922 et son M.S. l’année suivante. Il a ensuite pris un emploi d’assistant de recherche à l’Alabama Power Company mais est parti après seulement un an pour se rendre à la Sorbonne à Paris pour poursuivre ses études. Le voyage devait changer le sens de sa vie. À Paris, il suit les cours de Marie Curie, l’une des grandes pionnières de l’étude de la radioactivité, qui l’expose à la révolution en cours de la physique atomique.
Il a poursuivi ses études européennes en tant que boursier Rhodes à l’Université d’Oxford, sous la direction de John Sealy Edward Townsend, une figure majeure du développement de l’étude de la cinétique des électrons et des ions dans les gaz. Van de Graaff a travaillé principalement sur ces sujets à Oxford, où il a obtenu un B.Sc. en 1926 et un doctorat. en 1928. Au cours de cette période, alors qu’il prenait conscience des travaux d’Ernest Rutherford et d’autres essayant de percer les mystères de la structure atomique, le besoin pressant d’un accélérateur de particules subatomiques à haute énergie, capable de désintégrer les noyaux atomiques, devint de plus en plus clair pour lui. Il s’est rendu compte qu’un potentiel élevé pouvait être créé en stockant une charge électrostatique dans une sphère creuse et que cela pouvait être réalisé en déposant des charges sur une courroie mobile qui transporte les charges dans la sphère, où un collecteur les transfère à la surface extérieure de la sphère. 
L’idée de Van de Graaff l’a amené à développer un appareil, maintenant connu sous le nom de générateur Van de Graaff, qui consistait en une grande sphère métallique lisse au-dessus d’un cylindre isolant creux dans lequel une courroie isolante sans fin passait entre les poulies à chaque extrémité du cylindre. . Une charge électrique a été pulvérisée à partir de points métalliques connectés à une source haute tension sur le bas de la ceinture ; il a ensuite été transporté jusqu’au sommet de la ceinture, où il a été collecté par d’autres points métalliques et accumulé à l’extérieur de la sphère, ce qui l’a amené à devenir hautement chargé à une différence de potentiel électrostatique élevée. Les particules chargées traversant cette grande différence de potentiel électrostatique seraient alors accélérées à des valeurs très élevées d’énergie cinétique.
Pendant son séjour à Oxford, Van de Graaff a commencé à travailler sur la conception de son générateur. À son retour aux États-Unis en 1929, il construisit son premier modèle de travail, fonctionnant à 80 000 volts, au Palmer Physics Laboratory de l’Université de Princeton, où il fut chercheur national de 1929 à 1931. Il fit la démonstration d’un modèle amélioré, qui fonctionnait à 1 million de volts, lors du dîner inaugural de l’American Institute of Physics en novembre 1931.
Cette année-là, il s’installe à Cambridge, Massachusetts, en tant qu’associé de recherche au Massachusetts Institute of Technology (MIT), où, en 1934, il deviendra un professeur agrégé de physique. Dans un hangar d’avions à South Dartmouth, Massachusetts, il a construit son premier grand générateur, capable de produire 7 millions de volts, ce qui a été démontré le 28 novembre 1933. Il a développé le générateur afin qu’il puisse être utilisé pour accélérer des particules subatomiques à des niveaux très élevés. vitesses. L’année précédente, John Douglas Cockcroft et Ernest Walton avaient construit le premier accélérateur de particules, qui a produit les premières transformations nucléaires au moyen de particules artificiellement accélérées, au Cavendish Laboratory de Cambridge. La machine de Van de Graaff était plus compacte, de conception plus simple et capable de produire des tensions plus élevées (et, par conséquent, des accélérations de particules plus élevées) que l’accélérateur Cockcroft-Walton.
En 1936, il épouse Catherine Boyden, avec qui il aura deux fils, John et William. Après avoir obtenu le brevet pour son générateur, il a commencé à travailler avec John G. Trump, professeur de génie électrique au MIT, pour concevoir un générateur modifié capable de produire des rayons X pour traiter les tumeurs cancéreuses. Il a eu son premier essai clinique à la Harvard Medical School en 1937.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, la marine américaine a commandé la production de cinq générateurs d’une capacité de 2 millions de volts pour une utilisation dans l’examen aux rayons X des munitions. Avec l’expérience de ce travail derrière lui, avec Trump, il a pu créer la High Voltage Engineering Company (HVEC), en 1946, pour la production commerciale de générateurs. La société a développé le générateur Van de Graaff pour la grande variété d’objectifs de recherche scientifique, médicale et industrielle dont elle dispose aujourd’hui. Van de Graaff a reçu la médaille Duddel de la Société de physique de Grande-Bretagne en 1947.
De nombreuses améliorations du générateur devaient suivre. Le principe tandem de l’accélération des particules, développé par luis w. Alvarez en 1951, a été incorporé dans une version tandem de la machine Van de Graaff, dans laquelle la borne haute tension est capable d’accélérer l’ion deux fois. À la fin des années 1950, Van de Graaff a inventé un nouveau transformateur à noyau isolant qui générait des courants élevés en utilisant un flux magnétique plutôt qu’une charge électrostatique. Il a également développé des techniques de contrôle des faisceaux pendant et après l’accélération, permettant aux physiciens de les adapter à des besoins de recherche spécifiques. Les accélérateurs améliorés ont fourni une masse de données sur les désintégrations et les réactions nucléaires, ce qui a conduit directement à des progrès dans la théorie du noyau atomique.
En 1960, il démissionne du MIT afin de consacrer tout son temps au HVEC. Il a reçu le prix Tom W. Bonner de l’American Physical Society en 1966 pour son générateur. Van de Graaff, décédé à Boston le matin du 16 janvier 1967, à l’âge de 65 ans, a laissé un héritage substantiel à la science et à la technologie modernes. Depuis son invention au début des années 1930, le générateur Van de Graaff a joué un rôle vital dans de nombreux domaines de la physique, de l’astrophysique, de la médecine et de l’industrie.
Robert J. Van de Graaff et le générateur Van de Graaf
Le 20 décembre 1901, le physicien américain Robert Jemison Van de Graaff est né. Van de Graaff est particulièrement connu pour sa conception et sa construction de générateurs Van de Graaff à haute tension qui peuvent être utilisés comme accélérateur de particules dans la recherche atomique.
Premières années
Robert Jemison Van de Graaff a obtenu sa maîtrise à l’Université de l’Alabama et a ensuite commencé à travailler à l’Alabama Power Company. Van de Graaf a ensuite étudié à la Sorbonne et a obtenu un deuxième baccalauréat à l’Université d’Oxford grâce à une bourse Rhodes, terminant son doctorat en 1928. Van de Graaff était un National Research Fellow, et de 1931 à 1934, un associé de recherche au Massachusetts Institute of Technology. Il devient professeur agrégé en 1934. Pendant la Seconde Guerre mondiale, Robert Van de Graaf était directeur du High Voltage Radiographic Project et après la guerre, il a cofondé la High Voltage Engineering Corporation avec John G. Trump. Au cours des années 1950, Van de Graaf a inventé le transformateur à noyau isolant, produisant de la courante continue haute tension et a développé la technologie des générateurs en tandem.
Le générateur électrostatique
On suppose que le concept général d’un générateur électrostatique dans lequel la charge est mécaniquement transportée en petites quantités à l’intérieur d’une électrode haute tension remonte au compte-gouttes Kelvin, qui a été inventé par William Thomson en 1867. [4] Le premier Une machine électrostatique qui utilisait une courroie sans fin pour transporter la charge a été construite en 1872 par Augusto Righi. La charge a été appliquée à la courroie à partir du rouleau inférieur mis à la terre par induction électrostatique à l’aide d’une plaque chargée. John Gray a également inventé une machine à courroie vers 1890. Une inspiration plus immédiate pour Van de Graaff était un générateur que W. FG Swann développait dans les années 1920 dans lequel la charge était transportée vers une électrode par la chute de billes métalliques, revenant ainsi au principe du compte-gouttes d’eau Kelvin.
Le générateur de Van de Graaff
Van de Graaff a probablement commencé à développer son générateur en 1929 avec Nicholas Burke à l’Université de Princeton. Déjà en octobre de la même année, le premier modèle a été démontré. L’appareil utilisait une boîte de conserve ordinaire, un moteur et un ruban de soie bon marché. Après avoir reçu un financement, Robert Van de Graaff a pu atteindre 1,5 million de volts avec une version améliorée en 1931. En 1933, Van de Graaff a construit un modèle de 40 pieds (12 m) dans les installations de Round Hill du MIT, dont l’utilisation a été offerte par le colonel Edward HR Green. En 1937, la société Westinghouse Electric a construit un générateur Van de Graaff de 20 m capable de générer 5 MeV à Forest Hills, en Pennsylvanie. On pense qu’il a marqué le début de la recherche nucléaire pour des applications civiles.
Développements ultérieurs
Un développement ultérieur a été le pelletron, où la ceinture en caoutchouc ou en tissu est remplacée par une chaîne de courtes tiges conductrices reliées par des liens isolants, et les électrodes ionisantes de l’air sont remplacées par un rouleau mis à la terre et une électrode de charge inductive. La chaîne peut fonctionner à une vitesse beaucoup plus élevée qu’une courroie, et la tension et les courants atteignables sont beaucoup plus élevés qu’avec un générateur Van de Graaff conventionnel. L’installation de structure nucléaire au laboratoire de Daresbury a été proposée dans les années 1970, mis en service en 1981 et ouvert pour des expériences en 1983.
Rendez-vous importants
20 décembre 1901Naissance, Tuscaloosa (Alabama).
1922 Obtention d’un BS, Université d’Alabama, Tuscaloosa (Alabama).
1923 Obtention d’une maîtrise, Université d’Alabama, Tuscaloosa (Alabama).
1926 Obtention d’un BSc, Université d’Oxford, Oxford (Angleterre).
1928 – 1929 Membre du Conseil international de l’éducation, Université d’Oxford.
1929 – 1931 Membre du National Research Council (NRC), Princeton University.
1931 – 1960Chercheur associé (1931-1934) et professeur associé de physique (1934-1960), Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge (Mass.).
1946 – 1967Scientifique en chef, High Voltage Engineering Corporation, Wakefield (Mass.).
1966 Récipiendaire du prix Tom W. Bonner de physique nucléaire, American Physical Society.
16 janvier 1967Mort, Boston (Massachusetts).
Robert Van de Graaff (1901-1967)
Physicien américain et inventeur du générateur Van de Graaff, un type de générateur électrostatique à haute tension qui peut être utilisé comme accélérateur de particules dans la recherche atomique. Les différences de potentiel obtenues dans les générateurs Van de Graaff modernes peuvent atteindre 5 MV. C’est un principe de champs électriques selon lequel les charges sur une surface peuvent bondir aux points où la courbure est grande, c’est-à-dire où le rayon est petit. Ainsi, un dôme de grand rayon inhibera la décharge électrique et la charge ajoutée pourra atteindre une haute tension. Ce générateur a été utilisé dans des applications médicales (telles que la production de rayons X à haute énergie) et industrielles (stérilisation des aliments). Dans les années 1950, Van de Graaff a inventé le transformateur à noyau isolant capable de produire du courant continu à haute tension.
http://what-when-how.com/physicists/van-de-graaff-robert-jemison-physicist/
http://www.madehow.com/inventorbios/59/Robert-van-de-Graaff.html
https://history.aip.org/phn/11610027.html