射频等离子体物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[法] 帕斯卡·夏伯特，[英] 尼古拉斯·布雷斯韦特 著，王友年，徐军，宋远红 译

图书标签:

• 射频等离子体
• 等离子体物理
• 等离子体诊断
• 等离子体源
• 射频技术
• 材料科学
• 表面处理
• 半导体
• 薄膜技术
• 工业等离子体

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030459190

版次：1

商品编码：11797933

包装：平装

丛书名： 现代应用物理学丛书

开本：16开

出版时间：2015-10-01

用纸：胶版纸

页数：321

字数：404000

正文语种：中文

内容简介

　　从微电子工业到航天器推进系统乃至高效光源，低温射频等离子体在各种前沿技术中扮演着重要的角色，而且它是物理学、化学及工程学之间相互交叉的一个学科。《射频等离子体物理学》主要聚焦在物理学方面，所以主要适用于应用物理及电子工程专业的研究生及科研人员。
　　《射频等离子体物理学》不仅对射频等离子体的前沿进展进行综述，同时也包括一些等离子体物理基础知识，如有界等离子体的输运及电学诊断。《射频等离子体物理学》的风格有助于激发读者学习的兴趣，帮助读者建立物理图像和数学分析方法。通过实例分析，将理论应用到实际问题中，并留有超过100道的简答题，让读者能够快速掌握新知识，有信心解决与实验相关的物理问题。

目录

第1章 概论
1．1 等离子体
1．2 微电子学中的等离子体工艺
1．3 等离子体推进
1．4 射频等离子体：E-H和w模式
1．5 内容简介

第2章 等离子体动力学与平衡
2．1 微观描述
2．2 宏观描述
2．3 整体粒子和能量平衡
2．4 电动力学描述
2．5 本章 总结

第3章 有界等离子体
3．1 空间电荷鞘层区
3．2 等离子体／鞘层过渡
3．3 等离子体区：输运模型
3．4 本章 总结

第4章 射频鞘层
4．1 响应时间
4．2 离子动力学
4．3 电子动力学
4．4 （高频）RF鞘层的解析模型
4．5 重要结果归纳

第5章 单频容性耦合等离子体
5．1 恒定离子密度下电流驱动的对称模型
5．2 非均匀离子密度的电流驱动模型
5．3 整体模型
5．4 其他放电参数范围及放电位形
5．5 重要结果归纳

第6章 多频容性耦合等离子体
6．1 静电近似下的双频CCP
6．2 高频情况下的电磁模式
6．3 重要结果归纳

第7章 感性耦合等离子体
7．1 电磁模型
7．2 等离子体自身的阻抗
7．3 变压器模型
7．4 纯感性放电的功率转换效率
7．5 容性耦合
7．6 整体模型
7．7 重要结果归纳
7．8 进一步考虑

第8章 螺旋波等离子体
8．1 在无界等离子体中的平行传播
8．2 柱状等离子体中传播的螺旋波
8．3 螺旋波模式存在的条件
8．4 波功率的吸收：加热
8．5 E-H-w模式转换
8．6 重要结果归纳

第9章 真实等离子体
9．1 高密度等离子体
9．2 磁化等离子体
9．3 电负性等离子体
9．4 扩展等离子体

第10章 电测量
10．1 静电探针
10．2 用于射频等离子体的静电探针
10．3 减速场分析器
10．4 共振及波诊断
10．5 重要结果归纳

附录：习题解
参考文献

精彩书摘

　　《射频等离子体物理学》：
　　练习2.3：氩气等离子体中的能量弛豫长度氩气压为10 Pa，温度为300 K，氩等离子体电子能量符合麦克斯韦分布，且电子温度Te=2 eV。当忽略电子一电子碰撞时，计算电子能量弛豫的长度。
　　说明：在典型的感应放电和螺旋波放电低气压等离子体中，电子能量弛豫长度λε相对较大。因此，尽管电子只在局部区域吸收能量，电子温度实际上几乎和空间坐标无关。当λε远大于系统尺度时，电子的运动是非局域的。Bernstein和Holstein于1954年给出了第一个直流辉光放电非局域动理学理论，Tsendin于1974年重新了修正了这个理论。后来这个理论被用于研究容性和感性放电，如在Kolobov和Godyak以及Kortshagen等的论著中得到了应用。
　　2.3 整体粒子和能量平衡
　　流体方程是通过动理学方程在速度空间上积分得到的。如果将流体方程在位置空间中积分，有可能进一步简化流体方程。这样做的结果，可以建立一系列平衡方程，这些平衡方程将决定整体（体积平均）参量随时间的变化。确定放电平衡的相关参量，也就是计算一个等离子体发生器在给定输入功率和工作气压下的平均电子密度和电子温度，需要同时求解两个平衡方程，即粒子平衡方程和能量平衡方程。
　　2.3.1 粒子平衡
　　通过对流体各组分的连续性方程（2.32）在位置空间中的积分，可以求得粒子平衡方程。为了简单起见，首先考虑位于两个无限太平板之间的电正性等离子体（一维几何模型），而且两个无限大平板分别位于一维坐标x=—1／2和x=1／2处，如图2.5所示。
　　……

前言/序言

广袤星尘中的微光：探索宇宙深空探测技术与前沿任务 图书简介 本书将带领读者穿越浩瀚无垠的宇宙空间，深入探索人类对深空进行探测所依赖的核心技术体系，并聚焦于当前及未来几十年内最具突破性和战略意义的深空探测任务。我们不着眼于实验室内的微观粒子行为，而是将视野投向行星际空间、柯伊伯带乃至更远的奥尔特云，解析推动我们走向群星的工程学奇迹与科学目标。 第一部分：深空信标——远距离通信与导航的工程学挑战 深空探测的首要难题在于如何跨越数百万乃至数十亿公里的距离，维持可靠的通信链路，并精确锁定探测器的位置。本部分将详尽阐述深空网络（DSN）的架构与运作原理。我们将深入分析射频通信在极端衰减环境下的信号处理技术，包括大口径天线的精确指向控制、低噪声放大器（LNA）的技术瓶颈，以及前沿的编码与调制方案，如极化编码与深度耦合编码，以确保在信噪比（SNR）极低的情况下仍能实现有效的数据回传。 导航方面，传统的星光跟踪与惯性测量单元（IMU）在数年尺度的任务中累积误差巨大。本书将重点介绍基于射电测距、多普勒频移测量与超高精度原子钟同步技术构建的深空三角定位系统。尤其关注自主导航技术的最新进展，如利用探测器携带的科学仪器（如高分辨率成像仪或激光雷达）对背景星场、遥远行星或小行星进行特征识别，实现“行星际视觉里程计”的自主轨迹修正能力。这要求对星图数据库的实时匹配算法和误差传播模型进行深入的工程分析。 第二部分：行星际巡航的动力学基石 离开地球引力范围后，维持探测器的高效巡航是任务成败的关键。本书将系统梳理并对比不同类型的深空推进技术： 1. 化学推进的极限与优化： 尽管成熟，但在执行大规模轨道修正或行星捕获时，其高比冲（$I_{sp}$）的限制愈发凸显。我们将分析新型高能密度推进剂的研发，以及多级推进系统的复杂任务规划。 2. 电推进系统的革命性应用： 重点剖析霍尔推进器（Hall Thrusters）和离子推进器（Ion Propulsion）的物理学基础、电离效率优化，以及大规模功率处理单元（PPU）的设计挑战。书中将详细探讨如何通过推力矢量控制（TVC）和长期连续低推力运行，实现高效率的霍曼转移轨道优化，并评估其在火星采样返回任务中的应用潜力。 3. 未来动能： 对核热推进（NTP）和核电推进（NEP）的理论基础、反应堆安全设计标准（尤其针对行星际旅行的辐射屏蔽和热管理）以及其对缩短地火转移时间窗口的颠覆性影响进行前瞻性分析。 第三部分：极端环境下的探测器生存与运行 深空环境对电子设备和结构材料提出了近乎苛刻的要求。本书的这部分内容专注于应对挑战的工程对策： 辐射硬化（Radiation Hardening）： 详细解析高能质子和重离子对半导体器件的单粒子效应（SEE），如翻转（SEU）和闩锁（SEL）。书中将深入探讨基于SOI（Silicon-on-Insulator）技术、三冗余（TMR）架构和特定材料屏蔽层对关键飞控计算机和数据存储器的保护机制。 热力学管理系统（Thermal Control）： 在远离太阳的区域（如木星或土星轨道），如何维持电子设备的最低工作温度，依赖于多层隔热罩（MLI）的材料选择、热管技术（Heat Pipes）的效率与可靠性，以及放射性同位素加热单元（RHU）的精确热输出控制。 能源供给的持续性： 探讨太阳能电池阵列在低照度环境下的性能衰减模型，以及多任务深空探测器对先进放射性同位素热电发电机（RTG）或先进斯特林放射性同位素发电机（ASRG）的需求和挑战，包括燃料封装与热电转换效率的提升。 第四部分：前沿科学目标与任务解析 本书的最后部分将聚焦于正在进行或即将启动的、旨在回答宇宙基本问题的关键任务。 系外行星的直接成像与光谱分析： 介绍如何利用太空望远镜（如詹姆斯·韦伯空间望远镜的继承者）通过星光遮挡技术（如星冕仪或超高精度日冕仪）来抑制主星光芒，实现对类地系外行星大气的直接观测，并分析分子吸收谱线对生命指示性气体（如氧气、甲烷）的识别精度要求。 冰巨星与小行星带的深入探索： 剖析“特洛伊小行星”采样返回任务（如Lucy任务）的轨道选择和拦截精度要求。同时，对冰卫星（如木卫二、土卫二）的地下海洋探索任务的挑战进行深入分析，包括如何设计能够穿透数公里厚冰层的热融钻探器（Cryobot）和水下机器人（Hydrobot）的能源与通信方案。 太阳系边缘的界限： 总结“旅行者”号和“新视野”号探测器传回的关于日球层顶（Heliopause）和星际介质环境的数据，并探讨下一代星际探测器（如“星际快车”）在逃逸速度、长期可靠性和自主决策能力方面需要突破的技术壁垒。 本书旨在为具有一定工程或物理学背景的读者提供一个全面、深入且聚焦于实际工程应用的深空探测技术全景图，而不是对等离子体理论的纯理论探讨。它强调的是，如何将尖端的物理学知识转化为可以跨越星际鸿沟的可靠工程实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容给我留下了极其深刻的印象，它在我心中树立了一个关于“射频等离子体物理学”的全新标杆。作者的叙述风格极具感染力，仿佛将我带入了一个充满活力的等离子体世界。书中对等离子体动力学过程的描绘，例如粒子在电磁场中的加速、碰撞以及能量交换，都充满了动态的美感。尤其是那些复杂的数学模型和方程，作者通过引入直观的物理图像和巧妙的类比，将它们变得不再那么令人生畏，反而能够让人体会到其中蕴含的深刻的物理逻辑。我特别欣赏书中对于等离子体与物质相互作用机理的阐述，无论是等离子体对材料表面的刻蚀、沉积，还是其在生物细胞上的应用，都进行了细致入微的分析。这些深入的探讨，让我不仅仅停留在表面现象，而是能够理解其背后的微观机制。这本书让我领略到了物理学的严谨与优雅，也激发了我进一步探索等离子体物理学奥秘的强烈愿望。

评分☆☆☆☆☆

在我阅读这本书之前，我对“射频等离子体物理学”的理解仅仅停留在一些模糊的概念层面。但这本书以其高度的系统性和前瞻性，彻底改变了我的认知。它不仅仅是一部科普读物，更像是一份为专业人士量身打造的“作战手册”。书中对射频等离子体产生机制的分类和详解，特别是对不同频率和功率下等离子体特性的对比分析，为我理解实际应用中的参数选择提供了坚实的基础。我尤其对书中关于等离子体诊断和表征方法的介绍印象深刻，那些关于Langmuir探针、光谱诊断以及粒子成像测速（PIV）等技术细节的讲解，让我认识到如何定量地研究和控制等离子体的行为。作者在介绍这些技术时，充分考虑了实际操作中的难点和注意事项，使得这些内容更具指导意义。读完这本书，我感觉自己对射频等离子体物理学的理解，从“知道是什么”提升到了“理解如何做到”，这对我未来的研究工作无疑是巨大的助力。

评分☆☆☆☆☆

这本书实在是让我大开眼界，虽然我之前对射频等离子体物理学这个领域几乎一无所知，但这本书的引导性却让我能够循序渐进地理解那些复杂的概念。作者在讲解基本原理时，总是能够巧妙地将抽象的物理过程与我们生活中能够接触到的现象联系起来，比如，在介绍等离子体的形成时，书中会用生动的比喻来解释电子、离子以及中性粒子的相互作用，让人一下子就有了画面感。而且，书中对各种射频等离子体源的分类和特点的阐述也十分到位，从微波等离子体到直流辉光放电，各种装置的原理、优缺点以及适用范围都介绍得非常清晰，让我对这个领域有了更宏观的认识。特别是一些涉及等离子体诊断的章节，虽然专业性很强，但作者通过列举具体的实验方法和数据分析的案例，使得原本枯燥的理论变得易于理解和掌握。我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的老师，耐心地带着我一步步探索射频等离子体物理学的奇妙世界，让我对这个曾经觉得高不可攀的领域产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验非常独特，它以一种更加宏观和哲学性的视角来审视“射频等离子体物理学”这个领域。作者并非仅仅罗列事实和公式，而是试图勾勒出整个学科的发展脉络和未来趋势。书中对等离子体在宇宙学、天体物理学以及聚变能等前沿领域的角色进行了深刻的探讨，让我看到了等离子体物理学的无限可能性。这种“大格局”的视野，让我不禁思考，我们对等离子体的研究，究竟能为人类社会带来怎样的变革。书中对未来技术展望的部分尤其引人入胜，作者对于下一代等离子体源、新型等离子体应用以及理论研究方向的预测，都显得非常有洞察力。虽然有些内容可能需要一定的专业背景才能完全理解，但整体而言，这本书以一种极具启发性的方式，拓宽了我对射频等离子体物理学的认识边界，让我看到了这个学科的深远意义和光明前景。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我拿到这本书的时候，心里还是有点忐忑的。毕竟“射频等离子体物理学”听起来就非常高深莫测。但读完之后，我的担忧完全被打消了，取而代之的是一种惊喜和敬畏。这本书在理论深度和广度上都做得非常出色，但最让我赞赏的是它在实际应用方面的价值。书中不仅详细介绍了射频等离子体的基本理论，还深入探讨了其在半导体制造、材料表面处理、环保以及生物医学等众多领域的广泛应用。作者通过大量的实例，展示了射频等离子体技术如何解决现实世界中的复杂问题，这一点对我来说非常有启发。例如，在微电子工艺中，射频等离子体蚀刻技术是如何实现高精度图形转移的，以及在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）中，如何通过控制等离子体参数来制备高性能薄膜，这些内容都让我看到了这项技术的巨大潜力和实际价值。这本书让我意识到，射频等离子体物理学并非遥不可及的象牙塔理论，而是与我们生活息息相关的尖端技术。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

东东不错，是正版，买来正好好好学习下！