帶電粒子束的理論與設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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謝文楷 著

圖書標籤:

• 帶電粒子束
• 粒子加速器
• 束動力學
• 真空技術
• 高電壓技術
• 電磁場理論
• 射頻技術
• 束診斷
• 模擬計算
• 電子學

店鋪： 英典圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030231864

商品編碼：1202757688

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名:帶電粒子束的理論與設計

原價：60.00元

作者：謝文楷

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787030231864

字數：381000

頁碼：302

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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本書係統而深入地闡述瞭帶電粒子束的産生、成形和傳輸理論，較深入地敘述瞭等離子體中的帶電粒子束的重要物理與技術問題，並給齣瞭帶電粒子束器件和係統的理論設計方法。本書可作為從事電子科學與技術、物理學等學科領域，尤其是物理電子學、等離子體物理及加速器物理等相關專業的研究人員和工程技術人員的參考書，也可供以上專業研究生選用。

內容提要

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本書以新的視角闡釋和總結瞭帶電粒子束的基本理論，包括帶電粒子動力學基礎、帶電粒子光學、空間電荷流綫性束理論、帶電粒子束的自洽理論、等離子體中的帶電粒子束、強流電子槍、高功率脈衝電子和離子二極管等；較係統地闡述瞭帶電粒子束的産生、成形和傳輸的基本理論；較深入地敘述瞭等離子體中的帶電粒子束的物理和技術問題；同時給齣典型帶電粒子束器件和係統的理論設計方法。本書選材精煉、數據可靠、數學推導簡明，物理闡述翔實，反映瞭帶電粒子束物理的新進展和學術成果。
本書可作為從事電子科學與技術、物理學等學科領域，尤其是物理電子學、等離子體物理及加速器物理等相關專業的科研人員和工程技術人員的參考書，也可供以上專業的研究生使用。

目錄

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前言
第1章 緒論
1.1 研究對象與主要內容
1.2 曆史的發展與應用
1.3 帶電粒子束源
1.4 高功率強流電子束的發射過程
1.5 束的發射度和亮度
第2章 帶電粒子動力學基礎
2.1 洛倫茲力和運動方程
2.2 洛倫茲力和運動方程的相對論形式
2.3 拉格朗日方程
2.3.1 哈密頓原理和拉格朗日方程
2.3.2 廣義位和帶電粒子在電磁場中運動的拉格朗日方程
2.4 哈密頓正則方程
2.4.1 廣義動量與哈密頓正則方程
2.4.2 帶電粒子的哈密頓量及某些守恒公式
2.5 歐拉軌跡方程
2.5.1 最小作用量原理和歐拉方程
2.5.2 在軸對稱場中相對論歐拉方程
2.6 劉維爾(Liouville)定理
第3章 帶電粒子光學
3.1 軸對稱電場和磁場的級數錶達
3.2 旁軸射綫方程的推導
3.3 旁軸射綫方程的解的一般特性
3.4 軸對稱場作為透鏡
3.4.1 透鏡轉移矩陣的普遍性質
3.4.2 像的形成和放大
3.5 靜電透鏡
3.6 螺綫管磁透鏡
3.7 透鏡對跡空間橢圓和束包絡的影響
第4章 空間電荷流綫性束理論
4.1 考慮空間電荷的束的理論模型
4.2 漂移空間的軸對稱束
4.2.1 具有均勻密度分布的層流束
4.2.2 漂移空間圓形束的發散
4.2.3 具有自身場和有限發射度的束的包絡方程
4.2.4 均勻束模型的限製和極限電流
4.3 虛陰極形成與極限電流
4.4 具有外加場和自身場的軸對稱束
4.4.1 具有自身場的旁軸射綫方程
4.4.2 在均勻聚焦通道中的束傳輸
4.5 均勻磁場聚焦
4.5.1 軸對稱電子束布裏淵聚焦
4.5.2 屏蔽式聚焦電子束的外徑波動
4.5.3 軸對稱電子束非理想布裏淵場過渡區中的聚焦
4.5.4 軸對稱電子束部分屏蔽式聚焦
4.6 周期磁場聚焦
4.6.1 屏蔽式軸對稱電子束周期磁場聚焦
4.6.2 部分屏蔽式軸對稱電子束周期磁場聚焦
4.6.3 周期磁場聚焦電子束的大脈動數值計算
4.6.4 周期磁場聚焦電子束的穩定性
第5章 帶電粒子束的自洽理論
5.1 引言
5.2 在無限強磁場中的圓柱束
5.3 非相對論層流束平衡
5.4 相對論層流束平衡
5.5 在均勻磁場中失配層流束的分析
5.6 具有動量離散的束的伏拉索夫模型
5.7 卡普欽斯基-弗拉基米爾斯基分布
5.8 麥剋斯韋-玻爾茲曼分布
5.8.1 粒子和德拜鞘層之間的庫侖碰撞
5.8.2 福剋-普朗剋方程
5.8.3 相對論粒子束的麥剋斯韋-玻爾茲曼分布
第6章 等離子體中的帶電粒子束
6.1 引言
6.2 等離子體介電張量
6.3 磁化等離子體中的電磁波
6.4 考慮電荷中和的軸對稱束
6.5 電荷中和束的自聚焦
6.6 電子和離子束在幾種氣體中的電離截麵
6.7 脈衝束電荷中和
6.7.1 電荷中和的綫性束模型
6.7.2 強相對論電子束的電荷中和效應
6.8 等離子體透鏡
6.9 等離子體對電子束的聚焦特性
6.9.1 均勻條件下電子束在等離子體中的傳輸
6.9.2 非均勻條件下磁自聚焦電子束的傳輸
6.10 離子通道的暫態特性
6.11 等離子體陰極電子槍
6.11.1 電子槍設計
6.11.2 電子槍實驗
6.12 虛陰極振蕩器
6.12.1 波導和諧振腔中空間電荷極限電流
6.12.2 虛陰極時間相關行為的單荷電層分析
6.12.3 虛陰極高功率微波發生器的粒子模擬
6.13 電子束-等離子體電磁波互作用
6.13.1 等離子體通道中電子束的空間電荷波
6.13.2 等離子體加載波紋波導束一波互作用的綫性理論
6.13.3 等離子體加載波紋波導束波互作用的非綫性分析
第7章 強流電子槍
7.1 前言
7.2 二極管中空間電荷流的流體力學模型
7.3 平行直綫電子注的成形
7.4 錐形電子注的成形
7.5 低導流係數電子槍參量計算
7.6 電子熱初速
7.6.1 橫嚮熱初速引起電子軌跡的偏離
7.6.2 橫嚮熱初速引起注截麵上電流密度分布的不均勻
7.6.3 考慮熱初速效應的低導槍設計麯綫
7.7 高導強流電子槍設計
7.7.1 聚束極形狀的修正和等效陽極麯率半徑
7.7.2 高導電子槍(米勒槍)設計麯綫
7.8 平麵麯綫電子注的成形
7.9 空間麯綫電子注的成形
7.10 正交場中的空間電荷層流
第8章 高功率脈衝電子和離子二極管
8.1 引言
8.2 相對論查爾德-朗繆爾定律
8.3 電子在正交電磁場中的運動
8.4 箍縮電子束二極管
8.5 強外加磁場的電子束二極管
8.6 高功率傳輸綫的磁隔離
8.7 等離子體尾融
8.8 反射三極管
8.9 低阻抗反射三極管
8.10 磁隔離離子二極管
參考文獻
A.主要參考著作
B.主要參考期刊
C.作者發錶的與本書內容有關的部分論文

作者介紹

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文摘

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序言

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現代光學與信息技術前沿探索：光場調控與成像新範式 圖書簡介 本書係統深入地探討瞭光場調控、先進光學成像技術以及信息處理在光子學領域中的交叉應用。聚焦於如何通過精密的結構設計與動態控製實現對光波場的全方位塑造，並在此基礎上發展齣超越傳統衍射極限的高性能成像與傳感方法。全書內容涵蓋瞭從基礎的光波物理原理到前沿的實驗技術與工程應用，旨在為光電子學、微納光學、生物醫學成像和信息顯示等領域的科研人員、工程師及高年級本科生、研究生提供一份全麵且富有洞察力的參考資料。 第一部分：光場調控的物理基礎與實現技術 本部分首先迴顧瞭經典電磁波理論在光波段的應用，重點闡述瞭光的偏振態、相位分布與振幅特性如何共同決定一個光場的空間結構。在此基礎上，本書詳細剖析瞭超錶麵（Metasurface）作為新一代光場調控核心技術的物理機製。 1.1 幾何相位與電磁響應：深入分析瞭基於幾何相位（Pancharatnam-Berry相位）的光偏振態轉換原理，包括亞波長結構單元的各嚮異性設計如何實現對入射光波前的精確梯度控製。討論瞭反射型和透射型超錶麵在不同波段（可見光、近紅外）的設計優化策略，特彆關注瞭如何通過調控單元的幾何參數（如長寬比、傾斜角）來精確調控局部電磁場響應。 1.2 動態可重構光場：超越靜態結構，本書詳述瞭實現實時光場調控的關鍵技術。這包括電光效應（Pockels效應、Kerr效應）在快速相位調製中的應用，以及基於液晶（LC）和聚閤分散液晶（PDLC）器件實現的大尺寸、低功耗光束偏轉和聚焦。此外，對光熱、光機械效應驅動的結構變化及其在光場重構中的潛力進行瞭展望。 1.3 拓撲光學與奇異光束：探討瞭在光場中引入拓撲概念，如光渦鏇（Vortex Beams）和亥姆霍茲束（Helmholtz Beams）。詳細介紹瞭如何利用螺鏇相位闆、空間光調製器（SLM）以及特殊的周期性結構來生成具有特定軌道角動量（OAM）的光束，並闡述瞭這些奇異光束在提高信息傳輸容量和實現高分辨率聚焦中的獨特優勢。 第二部分：先進光學成像與傳感範式 基於第一部分建立的光場調控基礎，本部分的核心在於如何利用精確控製的光場來突破傳統光學成像的限製，實現更清晰、更快速、更具信息量的測量。 2.1 衍射極限的超越：超分辨成像：係統迴顧瞭剋服阿貝衍射極限的幾種主流方法。重點介紹瞭受激發射損耗（STED）和光結構化照明（SIM）的理論基礎與實驗實現。在SIM部分，詳細推導瞭利用已知圖案進行傅裏葉域采樣重建高頻信息的過程，並討論瞭如何優化照明圖案的選擇以最大化信息增益。此外，對基於近場增強的錶麵等離子激元共振（SPR）增強成像技術也進行瞭專題論述。 2.2 計算成像與深度感知：計算成像作為信息科學與光學結閤的前沿領域，是本書的另一重點。詳細闡述瞭單像素相機（Single-Pixel Camera）的工作原理，其中光場被編碼到一係列空間調製圖案上，通過測量總能量而非空間分布來實現成像。本書深入分析瞭傅裏葉域采樣在計算重構中的作用，以及壓縮感知（Compressed Sensing）理論在加速數據采集中的關鍵地位。 2.3 量子噪聲限製下的成像：本節涉及對極限性能的探索。介紹瞭基於量子光學的成像方法，如鬼成像（Ghost Imaging）和壓縮測量量子成像。重點分析瞭量子糾纏光子對（Entangled Photon Pairs）在實現高靈敏度成像和低光照條件下的優勢，並對比瞭經典關聯成像與量子關聯成像在信噪比上的差異。 第三部分：光信息處理與器件集成 本部分將焦點從單純的光場形成轉移到如何高效地處理和傳輸光信號，並將其集成到實用化的係統中。 3.1 基於光子集成電路的光信息處理：探討瞭在矽基或鈮酸鋰基平颱上集成波導、調製器和解調器以實現高速光信號處理的技術。重點介紹瞭光子芯片上 Mach-Zehnder 調製器（MZM）的優化設計，以提高調製帶寬和降低插入損耗。討論瞭集成濾波器陣列在頻譜分析中的應用。 3.2 空間光調製器的精確控製與應用：SLM作為一種可編程的光學元件，是實現動態光場調控和計算成像的核心工具。本書詳細講解瞭液晶像素的灰度值如何精確映射到所需的相位延遲上，並提供瞭用於實現相位補償、光束整形和全息重建的數學算法和驅動電路的實際案例。 3.3 新型光電探測器與係統集成：介紹瞭用於高動態範圍和高時間分辨率測量的先進光電探測器，包括雪崩光電二極管（APD）和行波探測器（Traveling-Wave Detectors）。最後，本部分通過一個完整的係統案例——例如，一個基於空間光調製器的自適應光學係統——來展示如何將光場調控、計算算法和高速電子學有效地集成，以應對復雜的實際環境挑戰。 本書力求在理論深度和工程實踐之間搭建堅實的橋梁，為讀者提供一個理解和掌握下一代光子技術所需的全景知識框架。

評分☆☆☆☆☆

我喜歡這本書的結構中對曆史脈絡的梳理，它不僅僅是羅列公式和方法，更重要的是勾勒齣瞭該理論體係從萌芽到成熟的演變過程。這種敘事手法讓學習過程不再枯燥，讀者可以清晰地看到前人在探索過程中遇到的瓶頸以及突破口，理解現有的理論框架是如何一步步建立起來的，這對於培養科研創新思維至關重要。作者在引言和過渡章節中對此著墨不少，展現瞭深厚的學術素養和廣博的知識麵。但我想說的是，在最新進展的收錄上，略顯保守。當前學科發展日新月異，如果能加入對最近五到十年內新興研究方嚮的探討和引用，哪怕隻是作為展望性的簡述，這本書的參考價值和前瞻性都會大幅提升，使其不至於僅僅停留在經典理論的梳理層麵。

評分☆☆☆☆☆

說實話，拿到這本書的時候，我主要是衝著作者在這個細分領域內深厚的學術聲譽去的。閱讀體驗上，這本書的行文風格非常學術化，用詞精準，幾乎沒有模棱兩可的描述，這對於追求精確性的科研人員來說，無疑是一種福音。它不像某些流行科普讀物那樣試圖用過於通俗的語言稀釋專業概念，而是直麵挑戰，要求讀者具備一定的預備知識。這種“硬核”的態度我很欣賞。不過，對於初次接觸這個領域的讀者來說，入門門檻可能偏高。我感覺某些基礎概念的背景鋪墊略顯倉促，可能需要讀者頻繁地查閱前置參考書目纔能跟上節奏。如果能在附錄中增加一個簡明的“預備知識迴顧”章節，或者對那些關鍵的物理常數和基本原理做更詳盡的說明，相信會大大提高其作為教材的適用範圍和友好度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的譯文質量是讓我非常驚喜的一個方麵。我通常對技術類書籍的翻譯持謹慎態度，因為很多時候譯者為瞭追求字麵上的對應，反而損害瞭原著的流暢性和科學的嚴謹性。但這本書的譯者顯然對專業術語的把握非常到位，行文如行雲流水，幾乎讓人感覺不到這是被翻譯過來的作品。尤其是在處理那些長難句和復雜的從句結構時，譯者功力深厚，使得那些原本晦澀難懂的物理描述變得清晰易讀。這種高質量的語言呈現，極大地降低瞭信息接收的損耗。當然，如果能在關鍵術語旁標注原文或者提供一個中英對照的術語錶，那在與國際文獻比對研究時會更加方便快捷，畢竟在學術交流中，術語的精準性是至關重要的。

評分☆☆☆☆☆

我對這種偏嚮基礎理論構建的專著一嚮抱有極高的期待，因為它往往是通往更深層次理解的橋梁。這本書的章節劃分邏輯性很強，從宏觀的物理背景介紹到具體的數學模型建立，過渡得非常自然流暢，沒有那種為瞭湊字數而堆砌概念的現象。特彆是它引入瞭一些我此前在其他教材中未曾見過的分析方法，這對我拓展思路非常有啓發性。我花瞭整整一個周末的時間沉浸在其中幾章的推導過程裏，那些復雜的偏微分方程和邊界條件的設定，作者的解釋清晰明瞭，如同手把手帶著讀者走過迷宮。然而，我也注意到，在某些涉及實驗驗證或實際工程應用的案例描述上，深度略顯不足。如果能在理論闡述完畢後，附帶幾個基於真實世界參數的仿真結果或簡要的案例分析，那就更完美瞭，這樣可以將抽象的理論更好地落地，讓讀者切實體會到這些數學工具的實際威力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實下瞭一番功夫，封麵那深邃的墨綠色底，配上古樸的金色字體，透著一股沉穩又專業的學究氣。我初次拿到手時，就被那種厚重感所吸引，翻開扉頁，紙張的質感也相當不錯，不是那種廉價的亮白，而是略帶米黃的亞光紙，長時間閱讀下來眼睛也不易疲勞。不過，我個人對排版布局稍有微詞，部分章節的圖錶和文字之間的留白處理得略顯擁擠，尤其是在涉及到復雜的數學公式推導時，如果能再增加一些行間距或者調整頁邊距，視覺上的閱讀體驗可能會更加舒暢。我期待這本書能在內容深度上給我帶來驚喜，畢竟從外錶來看，它絕對算得上是理工科領域中一本可以長久保存的典藏之作，無論是放在書架上還是日常翻閱，都能給人一種嚴謹治學的氛圍。至於核心內容，我還需要時間深入研讀，但僅從這份對細節的打磨來看，編著者對待學術的態度是值得肯定的，這通常預示著內文的可靠性較高。