等离子体发射带电粒子束源 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:(俄)夏宁等著、李国政等译

出品人:

页数:0

译者:朱丽

出版时间:2000-08-01

价格:10.0

装帧:精装

isbn号码:9787118022346

丛书系列:

图书标签:

• 等离子体
• 发射带电粒子束
• 粒子束源
• 等离子体物理
• 加速器
• 真空技术
• 高电压技术
• 材料科学
• 应用物理
• 等离子体诊断

《高能粒子束在材料科学中的应用：原理、技术与前沿》 引言： 在现代科技飞速发展的浪潮中，粒子束技术已成为探索微观世界、改造物质性能、驱动创新研究的核心动力。从基础物理学对基本粒子的揭示，到材料科学对新材料的开发与制备，再到生物医学对疾病的诊断与治疗，高能粒子束的身影无处不在，其重要性日益凸显。本书旨在系统性地阐述高能粒子束在材料科学领域的核心原理、关键技术及其前沿应用，为相关领域的研究人员、工程师以及对该领域感兴趣的学生提供一本全面而深入的参考。我们致力于深入剖析粒子束的产生、加速、聚焦、扫描及其与物质相互作用的物理机制，进而探讨如何利用这些机制来精确调控材料的微观结构、表面形貌以及宏观性能。 第一章：高能粒子束的产生与加速 本章将从粒子源的种类出发，详细介绍产生各种高能粒子束（如电子束、离子束、质子束等）的基本原理和技术。我们将深入探讨电子枪、离子源（包括辉光放电离子源、射频感应离子源、冷阴极离子源等）的工作机制，分析不同粒子源的优缺点及其适用范围。接着，我们将重点介绍粒子加速器的基本结构和加速原理，涵盖直线加速器（LINAC）和回旋加速器（Cyclotron）等常见类型，并阐述其在提升粒子能量、控制粒子束流参数方面的关键作用。此外，本章还将触及粒子束的引出、传输和初步聚焦技术，为后续章节的应用奠定基础。 第二章：粒子束的聚焦、扫描与控制 精确控制粒子束的尺寸、形状和位置是实现高精度材料加工和分析的前提。本章将详细介绍实现粒子束高精度聚焦和扫描的技术。我们将深入剖析静电透镜和磁透镜的工作原理，包括单极、双极、四极和八极磁透镜等，并讲解它们在聚焦和变形粒子束中的作用。对于粒子束的扫描系统，我们将讨论静电偏转和磁偏转两种主要方法，并分析其在实现快速、精确扫描方面的性能指标。此外，本章还将探讨粒子束的能量和束流密度控制技术，以及如何通过这些参数的调节来优化与物质的相互作用。 第三章：高能粒子束与物质的相互作用 理解高能粒子束与物质的相互作用是掌握粒子束应用的关键。本章将系统性地梳理粒子束在穿过或轰击物质时发生的各种物理过程。我们将详细分析非弹性碰撞（如电离、激发、轫致辐射）和弹性碰撞（如散射）的机制，并探讨这些过程对物质内部结构和表面层的影响。本章将重点介绍粒子束注入、溅射、原子置换、损伤以及能量沉积等现象，并阐述这些过程如何导致材料的形貌变化、成分改变、晶体结构缺陷的产生或修复。我们将引入布拉格曲线、斯巴鲁模型等经典理论，并结合计算机模拟技术，来定量描述粒子束与不同材料的相互作用特性。 第四章：粒子束在材料制备与改性中的应用 高能粒子束作为一种高能量、高密度的“探针”和“加工工具”，在材料制备与改性领域展现出强大的能力。本章将聚焦于粒子束在材料合成、表面处理、薄膜沉积和三维微纳结构制造等方面的具体应用。我们将详细介绍离子注入技术在半导体材料掺杂、金属材料硬化、绝缘材料改性等方面的应用案例，并探讨其在实现深层、均匀掺杂或表面改性方面的优势。同时，我们将深入阐述粒子束辅助薄膜沉积技术（如离子束溅射沉积、电子束蒸发沉积）在制备高质量、高性能薄膜材料（如光学薄膜、导电薄膜、耐磨涂层）方面的应用。此外，本章还将探讨粒子束刻蚀技术在微电子器件制造、MEMS（微机电系统）加工以及三维微纳结构构建中的作用，例如聚焦离子束（FIB）在精细加工和成像方面的独特优势。 第五章：粒子束在材料分析与表征中的应用 高能粒子束不仅是强大的加工工具，更是揭示材料微观结构和成分的利器。本章将深入介绍利用粒子束进行材料分析与表征的关键技术。我们将重点阐述扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的工作原理及其在提供高分辨率形貌、晶体结构和成分信息方面的作用。在此基础上，我们将详细介绍基于粒子束诱导的信号（如二次电子、背散射电子、X射线、俄歇电子、阴极荧光等）的分析技术，包括能量色散X射线谱（EDX）、波长色散X射线谱（WDX）、俄歇电子能谱（AES）等，并阐述它们如何用于元素成分分析和化学态表征。此外，本章还将介绍 Rutherford 背散射谱（RBS）和核反应分析（NRA）等技术在确定材料的元素组成、深度分布以及同位素信息方面的独特价值。 第六章：前沿技术与未来展望 本章将对粒子束技术在材料科学领域的最新进展和未来发展趋势进行展望。我们将探讨新型粒子束源和加速器的研发进展，例如发展更高能量、更高亮度、更低能量扩展的粒子束，以及开发更紧凑、更高效的加速器系统。同时，我们将关注粒子束与人工智能、大数据相结合的智能制造与分析技术，以及如何利用机器学习等方法优化粒子束工艺参数，实现材料性能的预测与控制。此外，本章还将展望粒子束技术在新能源材料（如电池材料、光伏材料）、生物材料（如组织工程支架、药物载体）以及量子材料等新兴领域的应用潜力，并探讨其在基础科学研究中的进一步突破。 结论： 《高能粒子束在材料科学中的应用：原理、技术与前沿》一书，通过对高能粒子束产生、加速、聚焦、扫描及其与物质相互作用的深入剖析，系统性地介绍了粒子束在材料制备、改性、分析和表征等方面的广泛应用。我们希望本书能够成为材料科学领域研究人员和工程师们的宝贵参考，激发更多创新性的研究和技术应用，为推动人类科技进步贡献力量。本书内容详实，理论与实践相结合，力求为读者构建一个清晰、完整的高能粒子束技术知识体系。

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这本书在语言风格上展现出一种令人耳目一新的“克制中的激情”。虽然主题是极其硬核的物理学，但作者的文字却避免了常见的学术腔调，反而带有一种近乎诗意的精确性。比如描述粒子在真空腔体中运动轨迹时，用词精准又不失画面感，让抽象的电磁场约束变得可以“想象”和“感知”。同时，作者巧妙地穿插了一些工程学上的“痛点”和“奇思妙想”，这使得全书的基调保持了一种既严肃治学又充满探索热情的平衡感。我甚至能感受到作者在撰写过程中，对每一个物理现象都抱有一种近乎虔诚的好奇心。这种“有温度”的科学写作，使得即便是那些涉及复杂数值模拟的部分，读起来也让人感到清晰明了，而不是被一堆数字压垮。整本书读下来，感觉作者并非只是在“罗列事实”，而是在“分享发现的乐趣”，这种体验，在技术专著中是极其难得的。

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从纯粹的学术深度来看，这本书无疑是立足于前沿的，但真正令人称奇的是它在“应用前景”部分所展现出的广阔视野。作者并没有仅仅停留在粒子束源的理论构建和实验验证上，而是花了大量的篇幅去探讨这些技术在未来工业、医疗乃至基础科学研究中的颠覆性潜力。例如，他们详细阐述了如何利用高能粒子束进行新材料的辐照改性，以及在精准放疗领域的最新进展，这些内容的描述极其详尽，甚至引用了数个尚未完全公开的行业内部案例。我尤其关注其中关于“非热等离子体”在表面处理方面的潜力分析，那部分的数据图表严谨到令人信服，并且作者清晰地指出了当前技术瓶颈和未来五年内可能实现的技术跨越。这表明作者不仅是理论的专家，更是对产业动态有着敏锐洞察的战略思考者。这本书不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“能用来做什么”以及“未来会怎样”，这种前瞻性极大地拓宽了读者的思维边界。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调，配上那些跳跃的、仿佛有生命的紫色和绿色光晕，一下子就把人拉进了一个充满未知和可能性的高能物理世界。我本来只是随便翻翻，没想到光是看插图和排版布局，就已经让人心潮澎湃。作者在概念的传达上真是下了一番苦功夫，那些复杂的物理模型和实验装置图，被处理得既专业又极具美感，完全不像传统教科书那样枯燥乏味。特别是其中几张关于粒子加速器内部结构的三维渲染图，精细到连焊缝的纹理都能看出来，让人不禁感叹制作者的匠心独运。阅读体验的提升，很大程度上也归功于作者对专业术语的处理方式——他们并没有简单堆砌难懂的词汇，而是通过巧妙的比喻和清晰的流程图，将那些晦涩难懂的概念剥开了一层层外壳，让初学者也能窥见其精髓。这本书的装帧质量也是一流的，纸张厚实，印刷清晰，即便是经常翻阅也不会轻易磨损，这对于我这种喜欢在书上做大量标记的读者来说，简直是福音。总而言之，这本书不仅仅是一本知识的载体，更像是一件精美的工艺品，摆在书架上都是一种享受。

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这本书的叙事节奏把握得极佳，它不像某些技术专著那样上来就抛出大量公式，让人望而却步。相反，它采取了一种非常温和的“渐进式”引导，仿佛一位经验丰富的导师，耐心地牵着你的手，一步步走入这个尖端领域的核心。我特别欣赏作者在介绍基础理论时所采用的“历史回顾”手法。他们没有直接给出最终结论，而是先描述早期科学家们是如何一步步摸索、如何克服认知障碍的，这种方式极大地增强了知识的代入感和说服力。读到某些关键的理论突破点时，我甚至能体会到当时研究团队那种“柳暗花明又一村”的激动心情。这种讲述方式让理论不再是僵硬的教条，而是鲜活的、充满人类智慧光辉的探索历程。再者，作者在章节之间的过渡处理得非常自然流畅，上下文的衔接几乎是天衣无缝，让人读起来有一种酣畅淋漓的感觉，完全没有那种生硬的“知识点堆砌感”。读完一个部分，你自然而然地就会期待下一部分将要揭示的奥秘，这种阅读的内在驱动力，是很多同类书籍所不具备的。

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这本书的脚注和参考文献部分，堪称一份高质量的学术资源索引。我平时在做研究时，经常需要追溯到原始文献，但很多专业书籍的参考目录都做得非常敷衍。然而，这本书的引用格式规范到令人发指的程度，每一个关键结论几乎都有精确的文献来源标注，而且作者似乎特意精选了一些冷门但极为关键的早期论文，这对于想深入挖掘某一特定技术细节的研究者来说，简直是宝藏。我光是跟着书中的引用链条，就发现了好几篇过去一直没注意到的奠基性工作。另外，作者在正文中标注的那些“延伸阅读建议”，也极其到位。它们不是简单的罗列书目，而是针对特定知识点的精炼推荐，甚至会简要说明该文献的核心贡献点，这极大地提高了信息检索的效率。对于想在某一子领域深耕的读者，这本书无异于提供了一张精心绘制的“知识地图”，指引你去往最关键的学术节点。

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