同步辐射光学与工程/中国科学技术大学精品教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐朝银 著

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• 同步辐射
• 光学
• 工程
• 物理
• 中国科学技术大学
• 精品教材
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• 实验
• 加速器
• X射线

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312033162

版次：1

商品编码：11333977

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-08-01

用纸：胶版纸

页数：476

字数：581000

正文语种：中文

内容简介

　　《同步辐射光学与工程/中国科学技术大学精品教材》注重叙述同步辐射光学原理，密切结合实际，旨在使读者对同步辐射光学的基本理论和工程实践有较全面的了解．全书共7章，阐述4部分内容：一是同步辐射光源的基本构造、主要特性及参数计算；二是真空紫外和软x射线束线光学；三是x射线束线光学，这两部分分别阐述了束线光学在不同能区内的衍射和成像原理；四是束线光学工程，通过实际案例说明光束线设计规则和所涉及的各种典型装置与关键技术．
　　《同步辐射光学与工程/中国科学技术大学精品教材》是为满足中国科学技术大学“核科学与应用”学科点研究生教学需要而编写的，作为本领域研究生专业基础课的教材，也可作为涉足同步辐射研究和应用人员初期的参阅资料。

目录

总序
前言
第1章 同步辐射光源及应用简介
1.1 同步辐射技术
1.1.1 同步辐射的由来与发展
1.1.2 同步辐射装置
1.1.3 同步辐射三种辐射方式
1.2 同步辐射的主要特性
1.2.1 相对论性的电子辐射
1.2.2 辐射频率与角分布
1.2.3 辐射脉冲与频谱连续
1.2.4 辐射的偏振性
1.3 辐射强度计算
1.3.1 弯转磁铁辐射
1.3.2 波荡器辐射
1.3.3 扭摆器辐射
1.3.4 螺旋型波荡器辐射
1.3.5 光源计算实例
1.4 同步辐射应用
1.4.1 同步辐射应用机理
1.4.2 同步辐射应用实例
1.5 同步辐射光束线
……
第2章 光栅衍射与成像的基本理论
第3章 束线光栅单色器
第4章 束线晶体光学与晶体单色器
第5章 X束线聚焦光学
第6章 典型装置与相关技术
第7章 整线工程设计
附录

前言/序言

《同步辐射光学与工程》：一本聚焦基础理论与前沿应用的科普读物 引言： 在科学研究的浩瀚星空中，同步辐射以其独特的光学特性，如高亮度、高准直性、宽波段覆盖以及高度可调性，成为了探索物质微观结构、化学性质以及动力学过程的强大工具。它如同一个“超级显微镜”和“超级探针”，在材料科学、生命科学、物理学、化学、地球科学以及环境科学等众多领域掀起了一场场革新。对于许多对这一前沿领域充满好奇的读者而言，同步辐射的奥秘似乎遥不可及，其背后复杂的物理原理和广泛的应用场景往往让人望而却步。 本书《同步辐射光学与工程》正是为了弥合这一鸿沟而精心编写。它并非一本高深的专业教材，而是旨在向更广泛的读者群体，包括对科学研究抱有浓厚兴趣的大学生、研究生，以及对新兴技术充满好奇的科研工作者、工程师和科普爱好者，系统性地介绍同步辐射的基础光学原理、核心技术以及在工程领域中的关键应用。本书力求以清晰易懂的语言，结合丰富的图示和生动的案例，深入浅出地阐释同步辐射的诞生、发展，以及其如何为我们理解和改造世界提供前所未有的视角。 第一部分：同步辐射的诞生与光学原理 在本书的第一部分，我们将带领读者踏上同步辐射的探索之旅。首先，我们将追溯同步辐射的起源，从经典电磁理论出发，解释为何加速的带电粒子（特别是电子）在改变运动方向时会发出电磁辐射，并阐述这种辐射的物理本质。我们将详细介绍同步辐射产生的基本机制，即当电子在同步加速器或储存环中受到磁场作用发生弯转时，会沿着其运动轨迹的切线方向发射出高能光子，这就是同步辐射。 接下来，我们将聚焦于同步辐射的核心——其独特的光学特性。我们将从多个维度对其进行深入剖析： 高亮度（High Brilliance）： 这是同步辐射最显著的优势之一。我们将解释亮度在光学中的含义，以及为何同步辐射光源能够达到远超传统光源的亮度。这对于需要探测微弱信号或研究快速过程的实验至关重要。我们将通过对比传统光源（如X射线管）和同步辐射源的亮度数据，让读者直观感受其巨大差异。 高准直性（High Coherence）： 同步辐射的光束具有极高的空间相干性和角度相干性。我们将解释相干性的概念，并阐述这如何使得同步辐射能够实现超衍射极限的成像，以及在干涉、衍射等精密测量中发挥关键作用。 宽波段覆盖（Broad Spectral Range）： 同步辐射的光谱范围可以覆盖从红外、可见光、紫外到软X射线、硬X射线，甚至伽马射线。我们将讲解如何通过改变电子能量和磁场强度来调节同步辐射的光谱特性，从而满足不同实验的需求。我们将展示不同波段同步辐射在各自领域的应用潜力。 高度可调性（High Tunability）： 同步辐射的光谱特性，如能量、偏振态、脉冲宽度等，都可以被精确地控制和调节。我们将介绍实现这些调控的关键光学元件和技术，例如单色器、偏振器等，并解释这些可调性如何为实验设计提供极大的灵活性。 脉冲特性（Pulsed Nature）： 同步辐射通常以脉冲形式发射，具有极短的脉冲宽度。我们将探讨这一特性如何支持时间分辨的动力学研究，例如超快化学反应、光诱导相变等。 此外，我们将深入探讨同步辐射光学系统的设计和构建。这包括各种光学元件，如聚焦镜（例如Fresnel衍射镜、Kirkpatrick-Baez镜）、分束器、探测器等，以及它们在同步辐射光束传输和整形过程中的作用。我们将介绍不同类型的光学元件的成像原理和技术挑战，并简要提及如何通过先进的制造和测试技术来保证光学系统的性能。 第二部分：同步辐射在工程领域的核心应用 在掌握了同步辐射的基础光学原理后，本书将笔锋一转，聚焦于同步辐射在各个工程领域中的实际应用。这部分内容将展示同步辐射如何从实验室的“高科技玩具”转变为解决实际工程问题的强大工具。 材料科学与工程： 结构表征： 同步辐射X射线衍射（XRD）和X射线散射（SAXS/WAXS）是研究材料晶体结构、缺陷、纳米结构、取向等信息的重要手段。我们将介绍如何利用同步辐射高亮度和高能量的优势，实现对微小样品、薄膜、纳米材料的精确结构分析。 成分分析： 同步辐射X射线荧光（XRF）和X射线吸收光谱（XAS，包括XANES和EXAFS）能够提供元素的种类、含量以及其化学态和配位环境的信息。我们将展示这些技术在半导体材料、催化剂、电池材料、地质样品等分析中的应用。 成像技术： 同步辐射X射线成像技术，如相衬成像、断层成像（CT）和显微成像，能够实现对材料内部微观结构的无损可视化。我们将通过具体案例，如高分子材料的微观形貌、金属合金的显微组织、陶瓷材料的缺陷检测等，来展示其优越性。 生命科学与工程： 蛋白质结构解析： 蛋白质晶体学是研究蛋白质三维结构和功能的重要方法。同步辐射X射线衍射的超高亮度使得研究难以结晶的蛋白质和微小晶体成为可能，极大地推动了药物研发、生物酶设计等领域的发展。 生物成像： 同步辐射X射线显微镜能够以前所未有的分辨率观察细胞、组织和生物大分子的精细结构，为理解生命过程提供新的视角。例如，对神经元网络、癌细胞的微观结构进行成像研究。 药物递送系统： 利用同步辐射技术可以研究纳米药物载体在体内的分布、释放行为以及与生物大分子的相互作用，为优化药物递送策略提供重要依据。 精密制造与检测： 微纳加工： 同步辐射X射线光刻技术在制造高精度微纳器件方面发挥着关键作用，例如微机电系统（MEMS）、集成电路中的深紫外光刻模板等。我们将探讨其在高精度光学元件、微流控芯片等制造中的应用。 无损检测： 同步辐射X射线成像技术因其穿透能力强、分辨率高，在航空航天、核工业、文物保护等领域的无损检测中展现出独特优势，能够有效发现材料内部的裂纹、空隙、杂质等缺陷。 环境科学与工程： 污染物分析： 同步辐射XRF和XAS可以用于分析环境样品（如土壤、水、空气颗粒物）中的重金属、有毒元素及其赋存形态，为环境污染治理和风险评估提供科学依据。 催化剂研究： 同步辐射在研究多相催化剂的表面结构、活性位点以及反应机理方面具有不可替代的作用，为开发更高效、更环保的催化剂提供了技术支撑。 第三部分：面向未来的挑战与机遇 在本书的第三部分，我们将展望同步辐射光学与工程的未来发展方向。我们将讨论当前同步辐射光源在技术和应用上面临的挑战，例如更高的亮度需求、更短的时间分辨率、更精细的空间分辨率，以及成本效益等问题。 同时，我们将重点介绍未来同步辐射光源的发展趋势，如第四代同步辐射光源（基于自由电子激光技术）的出现，以及它们将为科学研究带来的革命性突破。我们还将探讨人工智能、大数据等新兴技术与同步辐射的融合，如何加速数据分析、优化实验设计、发现新的科学规律。 最后，本书将回归到培养人才的愿景。我们希望通过对同步辐射光学与工程的系统介绍，能够激发读者对该领域的兴趣，鼓励更多有志青年投身于同步辐射科学与技术的研究和应用，为推动人类科学进步和技术发展贡献力量。 结语： 《同步辐射光学与工程》并非旨在成为一本枯燥的教科书，而是希望成为一本引人入胜的科普读物，它带领读者穿越物理世界的深邃，领略同步辐射的光辉，理解其强大的工程应用能力。我们相信，通过本书的学习，读者将能够深刻认识到同步辐射作为一种先进的光源技术，在解决当今世界面临的重大科学和工程挑战中所扮演的关键角色，并对其未来的发展充满期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，一看就是一本学术严谨的著作。“同步辐射光学与工程/中国科学技术大学精品教材”的字样，预示着其内容的深度和专业性。我是一名对前沿科技充满好奇心的爱好者，偶然间了解到同步辐射在材料科学、生命科学等多个领域有着广泛的应用，因此对这本书产生了浓厚的兴趣。我并非光学专业的科班出身，但书中从基础概念讲起，循序渐进，对于像我这样有一定科学基础但缺乏专业背景的读者来说，可读性相当不错。它并没有一开始就抛出复杂的公式，而是通过生动的比喻和图示，帮助读者理解同步辐射的产生过程。我特别喜欢书中关于同步辐射在精密测量和成像方面的章节，例如X射线衍射成像、干涉显微镜等技术，这些技术能够以前所未有的分辨率揭示物质的微观结构，其在科学研究中的颠覆性作用令我惊叹。书中还对各种光学元件的光学特性进行了详细的介绍，包括反射镜、衍射光栅、聚焦元件等，并分析了它们在不同同步辐射波段下的性能表现。我从中学习到了如何选择合适的光学元件来匹配特定的同步辐射源和实验需求。这本书让我看到了科学研究的魅力，以及工程技术如何将理论转化为实际应用，为我们探索未知世界提供强大的工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的扉页上印着“同步辐射光学与工程/中国科学技术大学精品教材”的字样，这让我对它充满了期待。作为一名在光学领域摸索多年的研究僧，我深知理论基础的扎实与工程应用的结合是多么重要。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇新世界的大门。我最先被吸引的是其精炼的语言和清晰的逻辑。从最基础的光学原理出发，逐步深入到同步辐射的产生机理、其在各种光学元件加工和表征中的应用，再到具体的工程设计与优化。书中不仅仅是枯燥的公式推导，更穿插了大量详实的案例分析，那些来自实际工程的挑战和解决方案，让我对理论知识有了更直观的理解。例如，在讨论衍射光学元件的设计时，作者不仅给出了严格的数学模型，还结合了实际加工的精度限制和公差分析，这对于我将来独立完成项目至关重要。而且，书中的插图和图表都非常精美，对于复杂的概念，通过图形化的展示，往往能达到事半功倍的效果。我尤其欣赏的是，作者并没有回避一些前沿和尚未完全成熟的技术，而是以一种审慎而开放的态度进行了探讨，这激发了我进一步思考和探索的兴趣。读这本书，我感觉自己不再是孤军奋战，而是与一群优秀的先行者同行，他们的智慧和经验，通过这本书得到了最好的传承。

评分☆☆☆☆☆

当我看到“同步辐射光学与工程/中国科学技术大学精品教材”这个标题时，我立刻被它吸引住了。作为一名在精密仪器领域工作的工程师，我一直对高精度光学系统的设计和制造充满热情。这本书的出现，恰好满足了我对这一领域的深入了解的需求。我被书中详尽的光学设计方法所折服，特别是对于如何设计和优化复杂的同步辐射光学系统，例如各种类型的显微镜、光谱仪和成像装置，书中都给出了非常系统性的指导。我曾遇到过在设计高精度光学镜头时，由于对衍射极限的理解不够深入而导致的性能瓶颈，而这本书中关于衍射光学和几何光学相互作用的分析，为我提供了新的思路。书中对光学元件的制造工艺和表面质量控制的论述也十分精彩，例如超精密抛光、涂层技术以及表面形貌的测量方法，这些都是确保光学系统高性能的关键。我尤其欣赏书中对实验验证和误差分析的重视，作者通过大量的实验数据和案例，展示了理论计算与实际测量结果之间的吻合度，这对于工程实践具有重要的指导意义。这本书不仅是一本教材，更是一本工具书，它为我解决实际工程问题提供了宝贵的参考和启发。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我并没有马上投入到逐字逐句的阅读中，而是先浏览了一下目录和前言。这本“同步辐射光学与工程”教材，以其“中国科学技术大学精品教材”的标签，无疑承载着极高的学术声誉。翻阅的过程中，我被其中严谨的学术态度和系统性的知识体系所折服。书中关于同步辐射光源的原理介绍，从麦克斯韦方程组到粒子加速器的基本动力学，都进行了深入浅出的阐述。特别是对不同类型同步辐射源的特点及其产生的同步辐射谱的分析，为理解后续的光学设计和实验奠定了坚实的基础。我曾在一个小型光学实验室工作，虽然我们并没有同步辐射光源，但书中关于高性能光学元件的设计原则，如低像差、高衍射效率、宽带光谱响应等，对于我们日常的光学设计工作仍有重要的参考价值。其中关于光束整形技术的部分，对于如何有效控制和利用光源的性质，以满足特定的应用需求，给出了非常详尽的指导。我印象特别深刻的是，书中在讨论光学系统集成时，不仅考虑了光学元件的性能，还兼顾了热学、机械结构以及真空兼容性等工程问题，这种多学科交叉的视角，正是现代光学工程领域所必需的。即使我目前的应用场景并非直接涉及同步辐射，这本书所提供的光学设计方法论和工程思维，依然是我学习和工作的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

“同步辐射光学与工程/中国科学技术大学精品教材”这个书名，简洁而有力地概括了其核心内容。作为一名对前沿技术充满好奇心的业余爱好者，我一直对同步辐射这一强大的光源及其在各个科学领域的应用感到着迷。这本书，从一个非常专业的角度，深入浅出地讲解了同步辐射光学与工程的方方面面。我最喜欢的部分是书中对同步辐射在不同科学研究领域的应用案例的介绍。比如，在材料科学领域，利用同步辐射进行X射线衍射、吸收光谱等技术，可以帮助我们解析材料的晶体结构、化学成分和电子态，这对于新材料的开发和性能优化至关重要。在生命科学领域，同步辐射更是能够揭示蛋白质、核酸等生物大分子的三维结构，为药物研发和疾病研究提供关键信息。书中对这些复杂技术的原理进行了详细的阐述，并通过精美的插图和图表，让读者能够直观地理解。我还学习到了同步辐射光源的特点，如高亮度、高相干性、可调谐性等，以及这些特点如何被巧妙地应用于各种光学实验和工程设计中。读这本书，我仿佛进入了一个微观世界的探索之旅，看到了科学的边界是如何被不断拓展的，以及工程技术在其中扮演的关键角色。