Spectroscopy of Low Temperature Plasma pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ochkin, Vladimir N.

出品人:

页数:630

译者:Kittell, Sergey

出版时间:2009-3

价格:2137.00元

装帧:

isbn号码:9783527407781

丛书系列:

图书标签:

• Plasma spectroscopy
• Low temperature plasma
• Spectroscopic diagnostics
• Plasma physics
• Atomic physics
• Molecular spectroscopy
• Emission spectroscopy
• Optical emission spectroscopy
• Plasma analysis
• Discharge physics

非接触式流体动力学与材料特性研究：基于高速光学成像与光谱分析的前沿方法 图书简介 本书聚焦于现代物理、化学、材料科学以及工程领域中，对复杂流体系统和新型功能材料进行非接触式、高时空分辨率研究的前沿技术与应用。全书以集成化、多模态的测量方法为核心，旨在为研究人员提供一套系统、深入的理论框架与实验操作指南，用以解析在极端或难以直接探测条件下物质的动态行为与内在属性。 第一部分：高速光学成像技术与流体力学解析 本部分详细阐述了如何利用高帧率、高灵敏度的光学成像技术，捕捉流体动力学过程中的瞬态结构与演化轨迹。 第一章：高速成像系统原理与误差控制 本章从基础光学原理出发，系统梳理了超快激光光源（如皮秒、飞秒脉冲光源）的特性及其在流场诊断中的应用。重点讨论了相干光散射技术（如背向散射增强（BSE）成像）在高密度流体介质中的信号增强机制。我们深入分析了图像采集系统的关键参数，包括全局快门与卷帘快门对运动模糊的影响，以及如何通过精确的时间同步技术（如延迟发生器控制）实现对特定时间窗口的捕捉。此外，本章详述了系统级误差源的量化与校正方法，包括折射率不均匀性引起的图像畸变、热漂移对测量精度的影响，以及如何通过先进的图像处理算法（如傅里叶域去模糊、迭代重建）提高信噪比和空间分辨率。特别关注了在非均匀照明和强背景噪声环境下的图像增强策略。 第二章：粒子图像测速（PIV）与全场流场重构 本章集中探讨了粒子图像测速（PIV）技术在复杂三维流场诊断中的应用。详细介绍了亚微米级示踪粒子（如气溶胶、纳米晶体）的特性与选择标准，以及它们在目标流体中保持良好示踪性的条件。理论部分深入分析了互相关算法（包括标准互相关、迭代互相关（IPIV）和多尺度分析）的局限性与改进方向，特别是对于高剪切率和低密度流场中的速度梯度精确提取。本章的重点在于三维PIV方法的实现，包括立体PIV（Stereo-PIV）的标定流程、多视图几何重建算法（如最小二乘优化）以及时间分辨的三维瞬态流场解析。案例分析涵盖了湍流边界层、微尺度通道内的非牛顿流体流动以及高超声速冲击波的相互作用。 第三章：先进光学探针技术：瑞利散射与拉曼散射在流体状态诊断中的集成应用 本章超越了单纯的速度测量，转向流体组分和热力学状态的诊断。详细介绍了基于弹性散射的瑞利散射（Rayleigh Scattering）技术，该技术作为一种高灵敏度的密度探针，如何在不引入外来示踪剂的条件下，测量气体或混合物中的局部数密度变化。重点讨论了温度场的非接触式测量，通过分析瑞利散射光谱的形状变化（温度对分子布居的影响），实现了对温度梯度的精确反演。随后，本章引入了非弹性散射——拉曼散射（Raman Spectroscopy）在流体诊断中的应用。讨论了拉曼信号的强度、峰位、半峰宽与分子振动、转动能级分布之间的定量关系。特别强调了如何利用振动拉曼光谱来反演气相或液相中的组分浓度，并探讨了高压或高密度环境下信号弱化的补偿技术。 第二部分：材料结构与表面特性表征 本部分将技术焦点从流体力学转移到材料科学领域，介绍如何利用光谱学和电子显微技术，对固体材料的微观结构、缺陷以及表面化学态进行深入分析。 第四章：高分辨率电子显微技术与谱学分析的耦合 本章详细阐述了扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在高空间分辨率形貌观察中的作用。重点在于如何将能量分散型X射线光谱（EDS/EDX）和波长分散型X射线光谱（WDS）与电子束集成，实现纳米尺度上的元素定量分析。讨论了从定性到定量的转化过程，包括基体效应（Matrix Effect）的校正、荧光机制的理解以及薄膜样品中的ZAF校正模型的适用性。此外，本章引入了电子能量损失谱（EELS）在探测轻元素和化学键态方面的独特优势，并通过分析吸收边形状和峰值位移，识别材料中的价态变化和局部电子环境。 第五章：X射线衍射（XRD）与表面应力分析 本章深入探讨了X射线衍射（XRD）技术在确定材料晶体结构、相组成和晶粒尺寸方面的应用。详细解析了布拉格定律的物理内涵及其在粉末衍射和薄膜衍射中的不同操作模式（如掠射角XRD, $ heta/2 heta$扫描）。核心内容聚焦于利用衍射峰的半峰宽（Scherrer方程）和峰位偏移来评估材料的微观应变和残余应力。讨论了残余应力分析中，通过测量不同晶面族在特定应力场下的晶格常数变化，建立起宏观应力与微观晶格畸变之间的定量关联。 第六章：先进光谱技术在界面与薄膜分析中的应用 本章侧重于对材料表面和界面的化学态分析。引入了X射线光电子能谱（XPS）作为主要的表面敏感技术，系统介绍了光电子的能量与原子价态、化学环境之间的定量关系。重点讨论了峰拟合技术在区分不同氧化态或化学键合环境中的关键性，以及如何利用俄歇电子能谱（AES）进行深度剖析（通过离子刻蚀耦合）。此外，本章还探讨了傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱在有机材料、聚合物以及电池电极材料界面层（如固态电解质界面, SEI）的非破坏性化学表征中的作用，特别是如何利用表面等离子体共振（SPR）增强技术提高对痕量界面的灵敏度。 结论：多物理场耦合诊断的未来方向 本书在总结部分展望了未来研究方向，强调了将本介绍的各种非接触式、高分辨率技术进行跨学科集成的重要性。未来的挑战在于如何构建统一的数据处理框架，实现对流场、温度场、组分场和微结构场的实时、同步、多尺度量化，从而推动从基础机理到工程应用的全链路理解。

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总的来说，这是一部极具里程碑意义的专著，其价值远超一般参考书的范畴。它更像是一部详尽的“诊断方法论”的汇编，将复杂的等离子体物理、光学原理和工程实践巧妙地编织在一起。我特别欣赏作者在收尾部分对未来研究方向的展望，特别是提到利用机器学习和大数据处理技术来加速光谱反演和实时控制的可能性，这显示出作者深厚的洞察力，不仅着眼于解决当前问题，更在为下一代等离子体科学奠定方法论基础。书中对光谱线展宽机制的讨论，从多普勒展宽到压力展宽，再到斯塔克展宽的量化分析，体现了对基础物理的敬畏和对细节的极致追求。对于任何一个严肃从事低温等离子体研究的人来说，这本书无疑是书架上不可或缺的压舱石，它提供的深度和广度，足以支撑未来十年的研究工作，每次翻阅都能带来新的领悟和启发。

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这本书的叙事风格非常沉稳、严谨，充满了老派物理学家的风范，但内容却紧跟最新的技术进展。我最欣赏它对高频、高密度等离子体诊断的关注。在等离子体刻蚀领域，我们经常需要在极高的离子通量和复杂的电磁环境中进行测量，这使得传统的光学诊断变得异常困难。书中有一段关于“等离子体辉光”对高分辨率光谱仪影响的论述，作者提出了基于光纤耦合和空间滤波的解决方案，这种针对性极强的工程技术讨论，是其他理论导向的著作所缺乏的。它不仅仅告诉你“什么”是低温等离子体光谱，更告诉你“如何”在高难度环境下成功地获取到高质量的光谱数据。对我个人而言，书中关于“等离子体源特性”与“光谱发射强度”之间非线性关系的讨论，提供了新的思路去优化我们的等离子体制备工艺，将原本依赖经验的操作，转化为基于光谱反馈的精确控制。

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这本《低温等离子体光谱学》真是让人眼前一亮，从第一页开始，我就被作者对等离子体发光现象的深入剖析所吸引。它不仅仅是一本教科书，更像是一本详尽的实验手册，里面对不同类型的等离子体，比如射频（RF）和直流（DC）放电，在特定气压和功率下的光谱特征进行了极为细致的描绘。我尤其欣赏作者在处理复杂光谱数据时所采用的系统方法，他们没有停留在简单的波长识别，而是深入到碰撞过程、激发态的演化以及粒子密度的定量分析层面。书中对于傅里叶变换红外光谱（FTIR）在诊断非理想气体混合物中的应用分析，简直是教科书级别的示范。我拿着它对照我实验室里最近遇到的氩气等离子体中的杂质干扰问题，发现书中的诊断流程图清晰地指明了排除系统误差的关键步骤。对于初学者来说，可能需要一些耐心来消化那些涉及玻尔兹曼方程和辐射传输理论的章节，但一旦跨过这个门槛，你会发现自己对等离子体的理解达到了一个全新的高度，不再是浮于表面的现象描述，而是真正触及到微观粒子动力学的核心。这本书的插图和图表质量非常高，那些展示特定谱线强度随输入功率变化的曲线图，生动地揭示了等离子体状态的动态平衡。

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我发现这本书的学术深度和广度令人印象深刻，尤其是在理论与实践的结合方面，达到了一个近乎完美的平衡。它并非仅仅罗列公式，而是将每一个公式的物理意义解释得清晰透彻，这一点对于像我这样需要跨学科工作的研究人员来说至关重要。比如，在讨论等离子体中电子能量分布函数（EEDF）的测量时，作者没有止步于经典的探针技术，而是详细介绍了如何通过光谱反演方法（如利用激发态的相对强度）来间接确定EEDF的形状，并对比了两者在不同等离子体密度下的适用性。这种对比性的分析极大地提升了本书的批判性思维价值。此外，书中对等离子体诊断中常见的光学陷阱（Optical Pitfalls）的讨论也极其到位，包括自吸收效应、腔壁反射对强谱线的影响等，这些“陷阱”往往是新手最容易犯错的地方，而本书以一种近乎“避坑指南”的方式为读者铺平了道路。读完关于原子发射光谱（OES）的部分，我感觉自己对等离子体诊断的信心倍增，仿佛掌握了一套完整的、能够应对各种突发状况的诊断工具箱。

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拿到这本书的时候，我其实是抱着一种“试试看”的心态，毕竟低温等离子体这个领域知识点非常分散，很难有一本书能面面俱到。然而，《低温等离子体光谱学》却成功地搭建了一个非常稳固的知识框架。它最打动我的地方在于其极强的实用性和前瞻性。作者似乎非常清楚当前工业界和前沿研究中的痛点——比如，如何利用光谱学技术对纳米材料沉积过程中的等离子体化学反应进行实时监控和反馈控制。书中有一个专门章节讨论了脉冲等离子体（Pulsed Plasma）的光谱特征，这一点在很多传统教材中常常被忽略。脉冲模式下，短寿命激发态的寿命测量变得异常关键，而这本书详细阐述了如何利用时间分辨光谱技术捕捉到这些瞬态过程，并将其与等离子体鞘层（Sheath）的动力学联系起来。我对其中关于自由基（如OH, N, O等）浓度的诊断方法特别感兴趣，书里不仅给出了理论基础，还附带了多个在不同等离子体源中应用该方法的案例研究，这些案例的细节丰富到足以直接应用到自己的实验设计中去。

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