同步輻射光學與工程/中國科學技術大學精品教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐朝銀 著

圖書標籤:

• 同步輻射
• 光學
• 工程
• 物理
• 中國科學技術大學
• 精品教材
• 科研
• 實驗
• 加速器
• X射綫

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312033162

版次：1

商品編碼：11333977

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-08-01

用紙：膠版紙

頁數：476

字數：581000

正文語種：中文

內容簡介

　　《同步輻射光學與工程/中國科學技術大學精品教材》注重敘述同步輻射光學原理，密切結閤實際，旨在使讀者對同步輻射光學的基本理論和工程實踐有較全麵的瞭解．全書共7章，闡述4部分內容：一是同步輻射光源的基本構造、主要特性及參數計算；二是真空紫外和軟x射綫束綫光學；三是x射綫束綫光學，這兩部分分彆闡述瞭束綫光學在不同能區內的衍射和成像原理；四是束綫光學工程，通過實際案例說明光束綫設計規則和所涉及的各種典型裝置與關鍵技術．
　　《同步輻射光學與工程/中國科學技術大學精品教材》是為滿足中國科學技術大學“核科學與應用”學科點研究生教學需要而編寫的，作為本領域研究生專業基礎課的教材，也可作為涉足同步輻射研究和應用人員初期的參閱資料。

目錄

總序
前言
第1章 同步輻射光源及應用簡介
1.1 同步輻射技術
1.1.1 同步輻射的由來與發展
1.1.2 同步輻射裝置
1.1.3 同步輻射三種輻射方式
1.2 同步輻射的主要特性
1.2.1 相對論性的電子輻射
1.2.2 輻射頻率與角分布
1.2.3 輻射脈衝與頻譜連續
1.2.4 輻射的偏振性
1.3 輻射強度計算
1.3.1 彎轉磁鐵輻射
1.3.2 波蕩器輻射
1.3.3 扭擺器輻射
1.3.4 螺鏇型波蕩器輻射
1.3.5 光源計算實例
1.4 同步輻射應用
1.4.1 同步輻射應用機理
1.4.2 同步輻射應用實例
1.5 同步輻射光束綫
……
第2章 光柵衍射與成像的基本理論
第3章 束綫光柵單色器
第4章 束綫晶體光學與晶體單色器
第5章 X束綫聚焦光學
第6章 典型裝置與相關技術
第7章 整綫工程設計
附錄

前言/序言

《同步輻射光學與工程》：一本聚焦基礎理論與前沿應用的科普讀物 引言： 在科學研究的浩瀚星空中，同步輻射以其獨特的光學特性，如高亮度、高準直性、寬波段覆蓋以及高度可調性，成為瞭探索物質微觀結構、化學性質以及動力學過程的強大工具。它如同一個“超級顯微鏡”和“超級探針”，在材料科學、生命科學、物理學、化學、地球科學以及環境科學等眾多領域掀起瞭一場場革新。對於許多對這一前沿領域充滿好奇的讀者而言，同步輻射的奧秘似乎遙不可及，其背後復雜的物理原理和廣泛的應用場景往往讓人望而卻步。 本書《同步輻射光學與工程》正是為瞭彌閤這一鴻溝而精心編寫。它並非一本高深的專業教材，而是旨在嚮更廣泛的讀者群體，包括對科學研究抱有濃厚興趣的大學生、研究生，以及對新興技術充滿好奇的科研工作者、工程師和科普愛好者，係統性地介紹同步輻射的基礎光學原理、核心技術以及在工程領域中的關鍵應用。本書力求以清晰易懂的語言，結閤豐富的圖示和生動的案例，深入淺齣地闡釋同步輻射的誕生、發展，以及其如何為我們理解和改造世界提供前所未有的視角。 第一部分：同步輻射的誕生與光學原理 在本書的第一部分，我們將帶領讀者踏上同步輻射的探索之旅。首先，我們將追溯同步輻射的起源，從經典電磁理論齣發，解釋為何加速的帶電粒子（特彆是電子）在改變運動方嚮時會發齣電磁輻射，並闡述這種輻射的物理本質。我們將詳細介紹同步輻射産生的基本機製，即當電子在同步加速器或儲存環中受到磁場作用發生彎轉時，會沿著其運動軌跡的切綫方嚮發射齣高能光子，這就是同步輻射。 接下來，我們將聚焦於同步輻射的核心——其獨特的光學特性。我們將從多個維度對其進行深入剖析： 高亮度（High Brilliance）： 這是同步輻射最顯著的優勢之一。我們將解釋亮度在光學中的含義，以及為何同步輻射光源能夠達到遠超傳統光源的亮度。這對於需要探測微弱信號或研究快速過程的實驗至關重要。我們將通過對比傳統光源（如X射綫管）和同步輻射源的亮度數據，讓讀者直觀感受其巨大差異。 高準直性（High Coherence）： 同步輻射的光束具有極高的空間相乾性和角度相乾性。我們將解釋相乾性的概念，並闡述這如何使得同步輻射能夠實現超衍射極限的成像，以及在乾涉、衍射等精密測量中發揮關鍵作用。 寬波段覆蓋（Broad Spectral Range）： 同步輻射的光譜範圍可以覆蓋從紅外、可見光、紫外到軟X射綫、硬X射綫，甚至伽馬射綫。我們將講解如何通過改變電子能量和磁場強度來調節同步輻射的光譜特性，從而滿足不同實驗的需求。我們將展示不同波段同步輻射在各自領域的應用潛力。 高度可調性（High Tunability）： 同步輻射的光譜特性，如能量、偏振態、脈衝寬度等，都可以被精確地控製和調節。我們將介紹實現這些調控的關鍵光學元件和技術，例如單色器、偏振器等，並解釋這些可調性如何為實驗設計提供極大的靈活性。 脈衝特性（Pulsed Nature）： 同步輻射通常以脈衝形式發射，具有極短的脈衝寬度。我們將探討這一特性如何支持時間分辨的動力學研究，例如超快化學反應、光誘導相變等。 此外，我們將深入探討同步輻射光學係統的設計和構建。這包括各種光學元件，如聚焦鏡（例如Fresnel衍射鏡、Kirkpatrick-Baez鏡）、分束器、探測器等，以及它們在同步輻射光束傳輸和整形過程中的作用。我們將介紹不同類型的光學元件的成像原理和技術挑戰，並簡要提及如何通過先進的製造和測試技術來保證光學係統的性能。 第二部分：同步輻射在工程領域的核心應用 在掌握瞭同步輻射的基礎光學原理後，本書將筆鋒一轉，聚焦於同步輻射在各個工程領域中的實際應用。這部分內容將展示同步輻射如何從實驗室的“高科技玩具”轉變為解決實際工程問題的強大工具。 材料科學與工程： 結構錶徵： 同步輻射X射綫衍射（XRD）和X射綫散射（SAXS/WAXS）是研究材料晶體結構、缺陷、納米結構、取嚮等信息的重要手段。我們將介紹如何利用同步輻射高亮度和高能量的優勢，實現對微小樣品、薄膜、納米材料的精確結構分析。 成分分析： 同步輻射X射綫熒光（XRF）和X射綫吸收光譜（XAS，包括XANES和EXAFS）能夠提供元素的種類、含量以及其化學態和配位環境的信息。我們將展示這些技術在半導體材料、催化劑、電池材料、地質樣品等分析中的應用。 成像技術： 同步輻射X射綫成像技術，如相襯成像、斷層成像（CT）和顯微成像，能夠實現對材料內部微觀結構的無損可視化。我們將通過具體案例，如高分子材料的微觀形貌、金屬閤金的顯微組織、陶瓷材料的缺陷檢測等，來展示其優越性。 生命科學與工程： 蛋白質結構解析： 蛋白質晶體學是研究蛋白質三維結構和功能的重要方法。同步輻射X射綫衍射的超高亮度使得研究難以結晶的蛋白質和微小晶體成為可能，極大地推動瞭藥物研發、生物酶設計等領域的發展。 生物成像： 同步輻射X射綫顯微鏡能夠以前所未有的分辨率觀察細胞、組織和生物大分子的精細結構，為理解生命過程提供新的視角。例如，對神經元網絡、癌細胞的微觀結構進行成像研究。 藥物遞送係統： 利用同步輻射技術可以研究納米藥物載體在體內的分布、釋放行為以及與生物大分子的相互作用，為優化藥物遞送策略提供重要依據。 精密製造與檢測： 微納加工： 同步輻射X射綫光刻技術在製造高精度微納器件方麵發揮著關鍵作用，例如微機電係統（MEMS）、集成電路中的深紫外光刻模闆等。我們將探討其在高精度光學元件、微流控芯片等製造中的應用。 無損檢測： 同步輻射X射綫成像技術因其穿透能力強、分辨率高，在航空航天、核工業、文物保護等領域的無損檢測中展現齣獨特優勢，能夠有效發現材料內部的裂紋、空隙、雜質等缺陷。 環境科學與工程： 汙染物分析： 同步輻射XRF和XAS可以用於分析環境樣品（如土壤、水、空氣顆粒物）中的重金屬、有毒元素及其賦存形態，為環境汙染治理和風險評估提供科學依據。 催化劑研究： 同步輻射在研究多相催化劑的錶麵結構、活性位點以及反應機理方麵具有不可替代的作用，為開發更高效、更環保的催化劑提供瞭技術支撐。 第三部分：麵嚮未來的挑戰與機遇 在本書的第三部分，我們將展望同步輻射光學與工程的未來發展方嚮。我們將討論當前同步輻射光源在技術和應用上麵臨的挑戰，例如更高的亮度需求、更短的時間分辨率、更精細的空間分辨率，以及成本效益等問題。 同時，我們將重點介紹未來同步輻射光源的發展趨勢，如第四代同步輻射光源（基於自由電子激光技術）的齣現，以及它們將為科學研究帶來的革命性突破。我們還將探討人工智能、大數據等新興技術與同步輻射的融閤，如何加速數據分析、優化實驗設計、發現新的科學規律。 最後，本書將迴歸到培養人纔的願景。我們希望通過對同步輻射光學與工程的係統介紹，能夠激發讀者對該領域的興趣，鼓勵更多有誌青年投身於同步輻射科學與技術的研究和應用，為推動人類科學進步和技術發展貢獻力量。 結語： 《同步輻射光學與工程》並非旨在成為一本枯燥的教科書，而是希望成為一本引人入勝的科普讀物，它帶領讀者穿越物理世界的深邃，領略同步輻射的光輝，理解其強大的工程應用能力。我們相信，通過本書的學習，讀者將能夠深刻認識到同步輻射作為一種先進的光源技術，在解決當今世界麵臨的重大科學和工程挑戰中所扮演的關鍵角色，並對其未來的發展充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我並沒有馬上投入到逐字逐句的閱讀中，而是先瀏覽瞭一下目錄和前言。這本“同步輻射光學與工程”教材，以其“中國科學技術大學精品教材”的標簽，無疑承載著極高的學術聲譽。翻閱的過程中，我被其中嚴謹的學術態度和係統性的知識體係所摺服。書中關於同步輻射光源的原理介紹，從麥剋斯韋方程組到粒子加速器的基本動力學，都進行瞭深入淺齣的闡述。特彆是對不同類型同步輻射源的特點及其産生的同步輻射譜的分析，為理解後續的光學設計和實驗奠定瞭堅實的基礎。我曾在一個小型光學實驗室工作，雖然我們並沒有同步輻射光源，但書中關於高性能光學元件的設計原則，如低像差、高衍射效率、寬帶光譜響應等，對於我們日常的光學設計工作仍有重要的參考價值。其中關於光束整形技術的部分，對於如何有效控製和利用光源的性質，以滿足特定的應用需求，給齣瞭非常詳盡的指導。我印象特彆深刻的是，書中在討論光學係統集成時，不僅考慮瞭光學元件的性能，還兼顧瞭熱學、機械結構以及真空兼容性等工程問題，這種多學科交叉的視角，正是現代光學工程領域所必需的。即使我目前的應用場景並非直接涉及同步輻射，這本書所提供的光學設計方法論和工程思維，依然是我學習和工作的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的扉頁上印著“同步輻射光學與工程/中國科學技術大學精品教材”的字樣，這讓我對它充滿瞭期待。作為一名在光學領域摸索多年的研究僧，我深知理論基礎的紮實與工程應用的結閤是多麼重要。這本書的齣現，仿佛為我打開瞭一扇新世界的大門。我最先被吸引的是其精煉的語言和清晰的邏輯。從最基礎的光學原理齣發，逐步深入到同步輻射的産生機理、其在各種光學元件加工和錶徵中的應用，再到具體的工程設計與優化。書中不僅僅是枯燥的公式推導，更穿插瞭大量詳實的案例分析，那些來自實際工程的挑戰和解決方案，讓我對理論知識有瞭更直觀的理解。例如，在討論衍射光學元件的設計時，作者不僅給齣瞭嚴格的數學模型，還結閤瞭實際加工的精度限製和公差分析，這對於我將來獨立完成項目至關重要。而且，書中的插圖和圖錶都非常精美，對於復雜的概念，通過圖形化的展示，往往能達到事半功倍的效果。我尤其欣賞的是，作者並沒有迴避一些前沿和尚未完全成熟的技術，而是以一種審慎而開放的態度進行瞭探討，這激發瞭我進一步思考和探索的興趣。讀這本書，我感覺自己不再是孤軍奮戰，而是與一群優秀的先行者同行，他們的智慧和經驗，通過這本書得到瞭最好的傳承。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，一看就是一本學術嚴謹的著作。“同步輻射光學與工程/中國科學技術大學精品教材”的字樣，預示著其內容的深度和專業性。我是一名對前沿科技充滿好奇心的愛好者，偶然間瞭解到同步輻射在材料科學、生命科學等多個領域有著廣泛的應用，因此對這本書産生瞭濃厚的興趣。我並非光學專業的科班齣身，但書中從基礎概念講起，循序漸進，對於像我這樣有一定科學基礎但缺乏專業背景的讀者來說，可讀性相當不錯。它並沒有一開始就拋齣復雜的公式，而是通過生動的比喻和圖示，幫助讀者理解同步輻射的産生過程。我特彆喜歡書中關於同步輻射在精密測量和成像方麵的章節，例如X射綫衍射成像、乾涉顯微鏡等技術，這些技術能夠以前所未有的分辨率揭示物質的微觀結構，其在科學研究中的顛覆性作用令我驚嘆。書中還對各種光學元件的光學特性進行瞭詳細的介紹，包括反射鏡、衍射光柵、聚焦元件等，並分析瞭它們在不同同步輻射波段下的性能錶現。我從中學習到瞭如何選擇閤適的光學元件來匹配特定的同步輻射源和實驗需求。這本書讓我看到瞭科學研究的魅力，以及工程技術如何將理論轉化為實際應用，為我們探索未知世界提供強大的工具。

評分☆☆☆☆☆

“同步輻射光學與工程/中國科學技術大學精品教材”這個書名，簡潔而有力地概括瞭其核心內容。作為一名對前沿技術充滿好奇心的業餘愛好者，我一直對同步輻射這一強大的光源及其在各個科學領域的應用感到著迷。這本書，從一個非常專業的角度，深入淺齣地講解瞭同步輻射光學與工程的方方麵麵。我最喜歡的部分是書中對同步輻射在不同科學研究領域的應用案例的介紹。比如，在材料科學領域，利用同步輻射進行X射綫衍射、吸收光譜等技術，可以幫助我們解析材料的晶體結構、化學成分和電子態，這對於新材料的開發和性能優化至關重要。在生命科學領域，同步輻射更是能夠揭示蛋白質、核酸等生物大分子的三維結構，為藥物研發和疾病研究提供關鍵信息。書中對這些復雜技術的原理進行瞭詳細的闡述，並通過精美的插圖和圖錶，讓讀者能夠直觀地理解。我還學習到瞭同步輻射光源的特點，如高亮度、高相乾性、可調諧性等，以及這些特點如何被巧妙地應用於各種光學實驗和工程設計中。讀這本書，我仿佛進入瞭一個微觀世界的探索之旅，看到瞭科學的邊界是如何被不斷拓展的，以及工程技術在其中扮演的關鍵角色。

評分☆☆☆☆☆

當我看到“同步輻射光學與工程/中國科學技術大學精品教材”這個標題時，我立刻被它吸引住瞭。作為一名在精密儀器領域工作的工程師，我一直對高精度光學係統的設計和製造充滿熱情。這本書的齣現，恰好滿足瞭我對這一領域的深入瞭解的需求。我被書中詳盡的光學設計方法所摺服，特彆是對於如何設計和優化復雜的同步輻射光學係統，例如各種類型的顯微鏡、光譜儀和成像裝置，書中都給齣瞭非常係統性的指導。我曾遇到過在設計高精度光學鏡頭時，由於對衍射極限的理解不夠深入而導緻的性能瓶頸，而這本書中關於衍射光學和幾何光學相互作用的分析，為我提供瞭新的思路。書中對光學元件的製造工藝和錶麵質量控製的論述也十分精彩，例如超精密拋光、塗層技術以及錶麵形貌的測量方法，這些都是確保光學係統高性能的關鍵。我尤其欣賞書中對實驗驗證和誤差分析的重視，作者通過大量的實驗數據和案例，展示瞭理論計算與實際測量結果之間的吻閤度，這對於工程實踐具有重要的指導意義。這本書不僅是一本教材，更是一本工具書，它為我解決實際工程問題提供瞭寶貴的參考和啓發。