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出版者:原子能出版社

作者:陈成杰，徐正卜

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1988-1

价格:65.00

装帧:平装

isbn号码:9787502200107

丛书系列:

图书标签:

• 光电倍增管
• 光电子学
• 探测器
• 真空器件
• 物理学
• 仪器仪表
• 半导体
• 光信号检测
• 核物理
• 医学物理

凝视深空：天体测量与引力波探测的先驱之路 内容简介 本书深入探讨了现代天文学和宇宙学研究中两大前沿领域——高精度天体测量学与引力波探测技术的发展历程、核心原理及其在揭示宇宙结构与演化中的关键作用。全书结构严谨，内容详实，力求全面展现这些尖端技术如何帮助人类以前所未有的精度“丈量”宇宙，并捕捉时空自身的涟漪。 第一部分：时空之尺——高精度天体测量学的基石与突破 本部分聚焦于如何精确地确定天体在宇宙中的位置、运动和距离。天体测量学，这门古老的学科，在进入21世纪后，因新一代空间任务的部署而获得了革命性的飞跃。 第一章：传统测量的极限与挑战 追溯从地面天文台到早期空间观测站的演变。详细阐述了大气湍流、仪器系统误差、基线稳定性等对地基测量的固有限制。探讨了视差法、自行测量以及三角视差在不同尺度上的应用困境，特别是对银河系外结构测量的局限性。 第二章：依巴谷与盖亚：空间测量的里程碑 深入分析欧洲空间局（ESA）的“依巴谷”（Hipparcos）任务如何首次突破了视差测量的精度瓶颈，构建了第一代高精度恒星参考系。随后，重点剖析“盖亚”（Gaia）任务的科学目标、工程实现及其带来的数据洪流。详细介绍盖亚如何通过扫描式观测、内部传感器的精密控制以及数据处理链中的复杂校准步骤，实现了对超过十亿颗恒星的微弧秒级（μas）精度定位。讨论了视差、自行和视向速度测量对恒星演化模型、银河系动力学研究产生的颠覆性影响。 第三章：星系动力学与宇宙学尺度 阐述如何利用高精度天体测量数据来解构银河系的旋臂结构、理解球状星团的运动规律以及绘制暗物质晕的分布。探讨了通过测量遥远类星体或活动星系核（AGN）的视差来校准宇宙距离阶梯（Distance Ladder）的可能性与挑战。分析了将误差控制在极低水平对于验证基础物理常数、检验广义相对论在星系尺度上的有效性所具有的不可替代性。 第二部分：时空之声——引力波探测技术的原理与实践 本书的第二部分将焦点转向探测时空结构本身的振动——引力波，这是爱因斯坦广义相对论的终极预言之一。本部分将从理论基础过渡到复杂的地面与空间探测器设计。 第四章：引力波的物理学基础 回顾广义相对论中引力波的产生机制，包括双黑洞合并、中子星并合、超新星爆发等主要波源。详细解释引力波的应变（Strain）概念，以及它对时空几何产生的微小形变。讨论了引力波的极化特性（横向和纵向）及其在不同源方向上的表现，为后续的探测器设计提供理论依据。 第五章：地面激光干涉仪的极限突破 系统介绍LIGO（激光干涉引力波天文台）和Virgo等地面探测器的核心技术。深入剖析迈克尔逊干涉仪结构在引力波探测中的应用，重点阐述如何通过增加臂长、使用高功率激光、部署庞大的光学谐振腔（Fabry-Pérot Cavities）和采用“光腔增强技术”（Power Recycling）来克服量子噪声（如散粒噪声和辐射压力噪声）的限制。详细介绍隔离系统的设计，包括复杂的隔振平台和多级真空系统，以确保对地面振动的免疫力。 第六章：空间引力波探测：低频段的窗口 论述为什么需要将探测器送入太空以捕捉低频段（毫赫兹到赫兹）的引力波，这些波源主要来自超大质量黑洞（SMBH）的并合以及宇宙早期过程。全面介绍LISA（激光干涉空间天线）任务的科学目标、架构设计（三卫星星座）和关键技术挑战。重点分析卫星间的激光链路建立、激光频率的精确锁定、微牛顿级姿态控制系统（Telescopes and Drag-Free Control）在维持数百万公里基线稳定性方面所扮演的关键角色。 第七章：引力波天文学的新纪元 结合地面和空间探测器的互补性，展望引力波天文学的未来。分析多信使天文学（Multi-Messenger Astronomy）的兴起，特别是GW170817事件后，如何将引力波信号与电磁波、中微子观测相结合，以确定中子星并合的产物（如重元素产生）。探讨引力波数据分析中先进的信号处理技术，如匹配滤波（Matched Filtering）和贝叶斯推断（Bayesian Inference），用于从背景噪声中提取微弱信号，并精确确定源的位置和物理参数。最后，展望对早期宇宙引力波背景的探测，及其为检验宇宙暴胀理论提供的独特视角。 结论 本书不仅是对现有技术成就的总结，更是对未来探索方向的展望。通过精确测量物质的分布和时空自身的波动，人类正在从根本上重构我们对宇宙结构、演化历程以及基础物理定律的认知。

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这本书的装帧和排版倒是无可挑剔，纸张的质感拿在手里非常舒服，长时间阅读眼睛也不容易疲劳。然而，内容上给我的感觉是，它似乎试图涵盖太多的领域，导致在每一个领域都没有能真正深入下去。比如，它花了不少篇幅介绍了不同类型的PMT外壳材料对电磁屏蔽的影响，这部分内容确实详尽，甚至提到了不同合金的居里温度和热膨胀系数，这一点对于精密仪器的集成设计者来说是很有用的。但是，当涉及到实际的信号处理电路设计时，笔锋就戛然而止了。我本来很期待能看到一些关于高压电源的稳定技术，或者是如何设计一个低噪声的前置放大器来匹配PMT输出特性的电路图和元件选型指南。目前书中提供的电路图极其基础，更像是大学二年级电子学实验的水平，缺乏现代数据采集系统对速度和精度不断攀升的要求所必须具备的先进技术。这就造成了一种割裂感：前半部分谈论的是极其精密的真空器件制造，后半部分却停留在基础的模拟电子学层面，两者之间的桥梁搭建得非常薄弱，没能形成一个完整的、可操作的系统级解决方案。

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这本《光电倍增管》的作者显然是位深谙其道的行家，但奇怪的是，书中对于核心技术原理的阐述，感觉就像是隔着一层毛玻璃在看东西。我本来期待能看到关于光子如何激发光电阴极，再通过一系列真空管结构实现倍增的每一个细节，哪怕是一个极其复杂的数学模型也好。然而，很多关键步骤的处理显得过于跳跃和简化。比如，在讨论电子在倍增极之间的运动轨迹时，我期待的是电场和磁场如何协同作用以最大化增益并最小化噪声的深入分析，但读到的更多是诸如“通过优化电极间距可实现效率提升”这类较为宽泛的工程经验总结。对于追求底层物理机制的读者来说，这无疑是一种遗憾。我希望作者能更侧重于那些决定PMT性能上限的基础物理限制，比如如何克服空间电荷效应带来的饱和问题，或者新型阴极材料在不同光谱响应范围内的量子效率对比分析。如果能有更多针对特定应用场景——比如高能物理实验中的闪烁体探测，或者深空探测中的微弱光子计数——的案例来印证这些理论，这本书的价值会提升一个档次。现在的叙述方式，更像是一本面向技术维护人员的快速参考手册，而非供科研人员研读的经典著作。

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这本书在数据呈现上存在明显的问题，这对于一本技术参考书来说是致命的。虽然书中包含了大量的图表，但许多关键图表缺乏必要的上下文说明。例如，有一张展示不同工作电压下暗计数率随温度变化的曲线图，但图例中对“典型值”和“极限值”的区分模糊不清，而且没有明确指出这是针对哪一种特定型号的PMT测得的数据。我理解，想要涵盖市面上所有PMT的参数是不现实的，但至少应该为展示的通用趋势提供一个清晰的基准假设。此外，书中引用了一些外部研究文献，但参考文献列表过于简略，很多关键的公式推导没有追溯到原始出处，使得我们无法验证作者的论述是否基于最新的或最权威的研究成果。这让我对书中关于“低噪声优化”的部分持保留态度，因为这些优化往往伴随着增益的牺牲，而缺乏可验证的数据支撑，使得我们无法在增益和噪声之间做出明智的权衡取舍。

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阅读过程中，我最大的困惑在于时间轴的混乱。这本书似乎没有一个清晰的脉络来梳理光电倍增技术的发展历程。我们读到了一些关于光电倍增管发明初期的历史轶事，比如早期的驻极体材料应用，这部分写得颇具人文色彩。紧接着，又不经意地插入了几页关于最新的微通道板（MCP）技术的工作原理介绍，这部分内容写得又非常前沿和晦涩。在我看来，如果能按照技术演进的逻辑顺序来组织章节，比如从经典的光电倍增管，到带有特定功能的特殊PMT（如光纤耦合型、冷却型），最后过渡到基于微米级结构的半导体光电探测器，读者会更容易建立知识框架。现在的内容分布就像是把一本厚厚的百科全书随机撕开重组了一下。更让我感到不便的是，书中对很多缩写词的定义要么过于滞后，要么干脆没有给出明确解释。例如，我第一次看到“DQE”这个术语时，直到后面第三章才隐约明白它指的是“检测量子效率”，这种阅读体验无疑会极大地降低专业读者的阅读效率和耐心。

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从作者的笔触来看，他对于光电倍增管在特定高端科学仪器中的应用场景有着非常深刻的理解，这无疑是本书的一大亮点。书中有一章专门探讨了如何利用PMT阵列进行高分辨率的伽马射线成像，其中对几何布局、阴极材料均匀性以及数据反投影算法的描述，展现了作者丰富的实践经验。他没有停留在理论介绍，而是深入分析了这些布局在实际数据采集过程中可能引入的系统误差，这一点非常具有指导意义。然而，令人惋惜的是，对于如何**设计和制造**一个具有如此优异性能的PMT本体，书中的论述却显得笔墨不足。例如，关于高真空封装过程中的残余气体分析，或者如何控制溅射沉积的薄膜厚度以确保阴极性能的一致性，这些制造工艺的核心环节，作者只是泛泛而谈，仿佛那是独立于性能之外的次要问题。因此，这本书更像是一本“使用手册”，而非一本“从零开始创造”的指南。它能教会你如何用好现有的工具，但却未能充分揭示工具本身的奥秘。

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