Microwave/RF Applicators and Probes for Material Heating, Sensing, and Plasma Generation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mehdizadeh, Mehrdad

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2009-10

价格:1891.00 元

装帧:

isbn号码:9780815515920

丛书系列:

图书标签:

• Microwave heating
• RF heating
• Material processing
• Plasma generation
• Microwave applicators
• RF probes
• Sensing
• Electromagnetics
• Dielectric heating
• Industrial heating

本书深入探讨了微波和射频（RF）在材料加热、传感以及等离子体生成等领域的创新应用。全书围绕着微波/射频发生器、传输系统、以及用于能量耦合和信息提取的关键组件——应用器（applicators）和探针（probes）展开，为读者构建了一个全面而系统的认知框架。 第一部分：微波/射频基础与能量传输 本部分首先对微波和射频的基本电磁理论进行了回顾，包括电磁波的传播特性、不同频率下的介质损耗机制等，为理解后续的能量耦合和作用机制奠定基础。随后，详细阐述了微波/射频能量的产生方式，从固态器件（如固态功率放大器）到传统的真空电子器件（如磁控管、速调管），分析了它们的优缺点、适用场景以及在功率输出和频率稳定性方面的考量。 接着，本书重点介绍了微波/射频能量的传输系统，包括同轴线、波导以及微带线等几种主要传输方式。针对不同传输结构，深入分析了其损耗特性、功率容量、阻抗匹配的挑战与策略，并讨论了如何根据具体应用需求选择最合适的传输介质。此外，还涉及了功率分配器、耦合器、负载等无源元件在构建复杂微波/射频系统中的作用。 第二部分：微波/射频应用器的设计与优化 应用器是微波/射频能量传递到作用介质的关键环节，本部分对其设计理论和实践进行了详尽的剖析。从基本的空腔谐振器、喇叭天线、介质加热单元，到更为复杂的电磁聚焦结构和多模式腔体，本书逐一介绍了不同类型应用器的结构特点、工作原理以及其对电磁场分布的调控能力。 本书特别强调了应用器设计的关键考虑因素，包括： 能量耦合效率： 如何最大化输入微波/射频功率向目标材料的耦合，减少反射和损耗。这涉及到阻抗匹配的精细调谐、工作频率的选择以及应用器与被加热材料之间几何结构的优化。 场分布均匀性： 对于材料加热而言，均匀的场分布至关重要，以避免局部过热或加热不足。本书介绍了通过改变应用器几何形状、引入搅拌器（如介质搅拌器或金属搅拌器）、采用多馈电结构等方式来改善场分布均匀性的技术。 功率容量与耐受性： 应用器需要能够承受高功率微波/射频能量的输入，同时要考虑材料特性（如介电常数、损耗因子）在不同温度下的变化对场分布的影响。 集成与可控性： 探讨了将应用器与加热腔体、传感器以及温度控制系统集成在一起的设计思路，以及如何通过实时调整微波/射频功率和频率来精确控制加热过程。 对于各种应用器类型，本书通过详细的理论推导、电磁仿真分析（例如使用COMSOL Multiphysics, HFSS等软件）以及实验验证，展现了如何优化其性能。例如，在介质加热方面，详细阐述了介质加热器（如微波烘箱中的波导馈电结构、工业用连续式加热设备中的传输线式应用器）的设计原则，以及如何针对不同介质（如陶瓷、聚合物、食品）的介电特性调整应用器结构。 第三部分：微波/射频探针在传感与测量中的应用 探针在微波/射频系统中扮演着至关重要的角色，不仅用于能量的导入，更重要的是作为一种无损的传感和测量工具，用于获取材料的电磁特性以及其他物理参数。本部分详细介绍了各种微波/射频探针的设计、工作原理及其在不同领域的应用。 探针的类型多种多样，本书将重点介绍以下几种： 微波/射频传感器探针： 这类探针通常包含一个或多个微小的天线结构（如偶极子、环形天线、微带线探针），能够与被测材料的电磁场发生耦合。通过测量探针端口的反射系数（S11）和传输系数（S21），可以反演出材料的介电常数（ε' 和 ε''）和磁导率（μ' 和 μ''）等关键参数。本书详细分析了不同探针构型（如单端探针、差分探针、同轴探针）在测量不同频率范围和不同尺寸样品时的优劣。 温度测量探针： 介绍了利用微波/射频信号对材料温度进行非接触式测量的探针技术。例如，基于材料介电损耗随温度变化的原理，通过实时监测探针反射或传输信号的变化来推断材料的温度。 场探针： 用于测量微波/射频应用器内部的电场和磁场分布。这类探针通常具有极小的尺寸，以尽量减小对原始电磁场的扰动。本书介绍了不同类型场探针（如偶极子场探针、法拉第笼式探针）的设计和校准方法。 等离子体诊断探针： 在等离子体生成领域，探针是诊断等离子体参数（如电子密度、电子温度、等离子体势）的重要工具。本书介绍了Langmuir探针、微波/射频探针等用于诊断等离子体特性的技术。 本书不仅介绍了探针的基本设计原理，还深入探讨了影响测量精度的因素，例如探针与样品的耦合方式、探针的校准、以及数据处理算法。通过大量的案例研究，展示了探针在材料表征（如陶瓷、半导体、复合材料的介电性能）、生物医学传感（如组织水分含量检测）、工业过程控制（如在线监测材料固化过程）等方面的成功应用。 第四部分：微波/射频在等离子体生成与控制中的应用 微波/射频能量是生成和维持多种类型等离子体（如电容耦合等离子体CCP、电感耦合等离子体ICP、微波等离子体）的关键驱动源。本部分详细阐述了如何利用微波/射频技术生成等离子体，并探讨了如何通过控制能量输入和应用器结构来调控等离子体的特性。 等离子体产生机制： 详细介绍了微波/射频能量如何通过碰撞电离、振荡电子加速等机制在气体中产生自由电子和离子，从而形成等离子体。 应用器与等离子体耦合： 探讨了不同类型的微波/射频应用器（如匹配网络、天线、腔体）如何有效地将能量耦合到等离子体中，以及如何通过调整应用器参数来控制等离子体的密度、均匀性、以及活性粒子种类。 等离子体特性调控： 详细介绍了通过改变微波/射频功率、频率、脉冲参数、以及气流和气体种类等参数，来精确调控等离子体的温度、密度、化学活性等特性。 应用领域： 重点介绍了微波/射频等离子体在半导体制造（如刻蚀、薄膜沉积）、表面处理（如材料改性、涂层制备）、环境治理（如废气净化）、以及生物医学（如等离子体灭菌、伤口愈合）等领域的广泛应用。 本书在上述四个部分之间建立了紧密的联系，强调了材料特性、应用器设计、探针测量以及等离子体生成之间的相互作用和依赖关系。通过丰富的理论分析、实例讲解和图表展示，为读者提供了一个深入理解微波/射频技术在材料科学、工程以及相关交叉学科中强大潜力的全面视角。

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这本书的书名本身就带着一股浓厚的专业气息，让人不禁好奇它的内容究竟能为射频和微波领域的研究者带来哪些前沿的洞见。我期待着能从中找到关于新型加热技术和高灵敏度传感器的具体设计原理和应用案例。尤其对于那些致力于开发更高效、更精准的材料处理方法的工程师来说，这本书无疑是一份宝贵的指南。我希望它能深入探讨从理论基础到实际构建的每一个环节，比如如何优化腔体设计以实现均匀的电磁场分布，或者如何利用微波能量来驱动特定的化学反应。如果书中能涵盖最新的超材料结构在微波应用中的突破性进展，那就更好了。毕竟，在追求更高功率密度和更精细控制的今天，对这些尖端技术的理解至关重要。这本书的价值，很大程度上取决于它在理论深度和工程实践之间能搭起多稳固的桥梁，让读者不仅知其然，更能知其所以然。期待它能带来一些真正能推动行业进步的“干货”。

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作为一名长期在射频电子学领域摸爬滚打的老兵，我对于那些能系统梳理“探头技术”的书籍总是抱有极高的兴趣。微波和射频应用中，测量和诊断环节往往是成败的关键。我真诚地希望这本书能涵盖最新的非接触式或微创式探头技术，例如用于生物组织加热监测的嵌入式温度探针，或是用于实时监测反应进程的场强探头。一个出色的章节应该能够清晰地阐述不同探头设计对测量精度和对被测系统的干扰程度的影响。此外，如果书中能对比分析不同频率范围下的探头选择策略，并给出具体的阻抗匹配和信号采集方案，那这本书的参考价值将无可估量。我特别期待看到作者在描述这些复杂结构时，能辅以高质量的仿真结果图或实测数据对比，这样才能真正让人信服其技术论点的可靠性。

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坦率地说，我购买这本书的初衷，主要是希望能找到一些关于“材料加热”过程的深入热力学和电磁耦合分析。市面上很多资料都停留在“把能量送进去”的层面，但真正困难的是如何控制加热的均匀性和温度梯度，尤其是在处理具有复杂介电特性的新型复合材料时。我期望这本书能超越简单的功率计算，转而深入探讨微波能量在材料内部的吸收机制，以及如何利用时域有限差分法（FDTD）或其他数值方法来模拟和优化加热过程。如果书中能提供一些针对特定工业应用场景（如快速固化、陶瓷烧结等）的优化案例研究，并附带详细的数学模型推导，那这本书的学术深度和工程应用价值就能得到完美的平衡。我更看重的是那种能启发我思考下一代加热工艺的书，而不是仅仅回顾现有技术的教科书。

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这本书的书名暗示着它可能涵盖了从基础理论到尖端实验的一系列内容，但更吸引我的是它对“应用”的强调。我关注的焦点在于，作者如何将这些复杂的物理原理转化为实际可用的系统。例如，在等离子体生成方面，如何设计出既能长时间稳定运行又易于维护的反应腔体？在材料加热方面，如何设计出能够适应不同批次材料尺寸变化的自适应电源控制系统？我尤其希望书中能够讨论相关的安全规范和电磁兼容性（EMC）问题，因为高功率微波设备的实际部署往往受制于这些工程约束。一本好的工具书，应该像一位经验丰富的导师，不仅指明方向，还能预见到旅途中的陷阱。如果这本书能提供这种前瞻性的视角，帮助我们规避常见的工程化难题，那么它的价值就远超其定价了。

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这本书的装帧和排版给我的第一印象是相当严谨和学术化的，这通常预示着内容会非常扎实。我特别关注其中关于“等离子体生成”的部分，因为这是一个跨学科的前沿领域，涉及到材料科学、电磁场理论以及真空技术等多个方面。我希望书中能详细剖析不同类型等离子体源（如容性耦合等离子体、电感耦合等离子体）的工作机制，以及如何通过精确控制微波功率和频率来实现对等离子体特性的调控。如果作者能提供一些实际的故障排除指南或常见问题的解决方案，那将极大地提升这本书的实用价值。一个好的技术参考书，不仅要告诉我们“能做什么”，更要教我们“如何把事情做好”。从我对这类专业书籍的经验来看，那些真正优秀的著作，往往会在细节处体现出作者深厚的实践积累，期待这本书能展现出这样的特质，而不是空泛的理论堆砌。

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