應(yīng)用等離子體物理學(xué)

前言

　　應(yīng)用等離子體物理學(xué)作為一門交叉學(xué)科，在材料、能源、天文、化工、生物工程等各領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。輝光放電等離子體能夠產(chǎn)生均勻、穩(wěn)定的等離子體環(huán)境，并且對(duì)處于其中的氣體分子、離子及液固態(tài)表面的分子、原子能夠連續(xù)穩(wěn)定的相互作用。輝光等離子體內(nèi)部溫度不高，但離化的離子、電子具有較高的能量，能夠使分子鍵斷裂、原子離化，從而實(shí)現(xiàn)材料表面改性的目的。業(yè)界對(duì)等離子體應(yīng)用技術(shù)的期望很高，等離子體技術(shù)幾乎可以應(yīng)用于自然科學(xué)的每一門分支，各種等離子體技術(shù)在世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。所以，這就要求有盡可能多的熟悉等離子體的技術(shù)人員以及研究人員。本書(shū)以當(dāng)前迅速發(fā)展的等離子體技術(shù)為背景，在講述等離子體基本理論基礎(chǔ)的同時(shí)，結(jié)合應(yīng)用實(shí)例對(duì)當(dāng)前流行的各種等離子體技術(shù)進(jìn)行闡述。本書(shū)在編寫過(guò)程中，參考了M.A.Lieberman教授的《等離子體放電原理與材料處理》中譯本和J.R.Rose教授的《工業(yè)等離子體工程》第一卷中譯本以及其他同類教材。相比于其他教材，本書(shū)保留了熱等離子體及其應(yīng)用，增加了大氣壓等離子體以及液相等離子體的內(nèi)容。基本上比較全面的講述了當(dāng)今流行的各種等離子體技術(shù)。由于篇幅限制，本書(shū)只對(duì)核聚變等離子體的相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)單介紹。本書(shū)第一章講述等離子體的基本知識(shí)、研究方法及其應(yīng)用范圍。第二章講述了等離子體的粒子種類及其元過(guò)程，重點(diǎn)講述了等離子體與固體表面相互作用的基本過(guò)程，這對(duì)理解等離子體的化學(xué)活性具有重要的意義。第三章和第四章分別從單粒子軌道理論和磁流體力學(xué)理論出發(fā)講述等離子體的物理過(guò)程。第五章講述氣體放電產(chǎn)生等離子體的基本原理及物理過(guò)程。

內(nèi)容概要

　　《應(yīng)用等離子體物理學(xué)》為大學(xué)物理相關(guān)專業(yè)學(xué)生用專業(yè)選修教材，主要講解等離子體基本性質(zhì)，等離子體微觀、宏觀過(guò)程和機(jī)制，氣體放電原理及各種等離子體源的工作原理，等離子體在電子、材料、化學(xué)、生態(tài)環(huán)境工業(yè)中的應(yīng)用等《應(yīng)用等離子體物理學(xué)》編者為等離子體專業(yè)人員，具有多年的等離子體科研及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)書(shū)中內(nèi)容言簡(jiǎn)意賅、語(yǔ)言流暢易懂、重點(diǎn)突出、各章后均有思考題、練習(xí)題《應(yīng)用等離子體物理學(xué)》可供相關(guān)專業(yè)大學(xué)生、研究生及科技工作者閱讀參考。

書(shū)籍目錄

第一章 等離子體基本知識(shí)1.1 等離子體概述1.2 等離子體基本參數(shù)及其性質(zhì)1.3 等離子體熱力學(xué)性質(zhì)1.4 等離子體溫度習(xí) 題與思考題第二章 等離子體中粒子間的碰撞和等離子體元過(guò)程2.1 碰撞類型和碰撞參量2.2 等離子體中的粒子2.3 等離子體中的元過(guò)程2.4 核聚變2.5 等離子體與固體表面的相互作用習(xí)題與思考題第三章 單粒子軌道理論3.1 單個(gè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方程3.2 帶電粒子的漂移運(yùn)動(dòng)3.3 寢漸不變量3.4 磁鏡效應(yīng)習(xí)題與思考題第四章 磁流體力學(xué)理論4.1 流體概述4.2 流體力學(xué)方程4.3 磁流體方程組4.4 磁流體力學(xué)基本定律習(xí)題與思考題第五章 等離子體的產(chǎn)生5.1 氣體放電的一般過(guò)程5.2 電暈放電和火花放電5.3 低氣壓輝光放電5.4 交變場(chǎng)中的氣體放電5.5 大氣壓放電等離子體習(xí)題與思考題第六章 低氣壓冷等離子體的應(yīng)用6.1 冷等離子體對(duì)金屬材料的表面改性6.2 等離子體源離子注入6.3 冷等離子體對(duì)高分子材料表面的改性6.4 等離子體在半導(dǎo)體工藝中的應(yīng)用習(xí)題與思考題第七章 大氣壓冷等離子體的應(yīng)用7.1 大氣壓等離子體的研究現(xiàn)狀7.2 大氣壓DBD等離子體中的基本化學(xué)過(guò)程7.3 DBD等離子體應(yīng)用舉例習(xí)題與思考題第八章 熱等離子體的應(yīng)用8.1 磁流體發(fā)電8.2 電弧等離子體炬8.3 等離子體熔覆8.4 高頻等離子體炬習(xí)題與思考題第九章 等離子體診斷第十章 液相等離子體參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　各種類型的等離子體具有各自不同的特性，而且它們又處于異乎尋常的狀態(tài)中，并經(jīng)歷著十分復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和變化過(guò)程，例如它們處于異常高溫，高壓（或真空）和強(qiáng)而復(fù)雜的磁場(chǎng)中，產(chǎn)生各種復(fù)雜的磁流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并產(chǎn)生各種形式的輻射，而且等離子體內(nèi)部的各種成分（包括離子、電子、光子等）之間經(jīng)歷著十分復(fù)雜的粒子和能量的輸運(yùn)過(guò)程，以及各種相互作用過(guò)程，包括等離子體粒子間、電磁波和等離子體之間及等離子體和固體表面之間的相互作用過(guò)程，要真實(shí)地了解等離子體內(nèi)部的狀態(tài)，及各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程是一件很困難的事，等離子體診斷的目的，就是設(shè)法利用一切可能利用的手段來(lái)對(duì)等離子體進(jìn)行診斷，以圖較多地了解它的內(nèi)部狀態(tài)，例如各種離子和電子的溫度和密度、電流和電磁場(chǎng)等的空間和時(shí)間分布，以及各種不穩(wěn)定性、輻射等的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等，沒(méi)有這些測(cè)量數(shù)據(jù)就無(wú)法對(duì)實(shí)驗(yàn)和裝置作出正確的判斷，也就無(wú)法進(jìn)行新的探索，所以各種等離子體診斷手段是實(shí)驗(yàn)等離子體物理工作者的耳目，在等離子體物理研究中起著重要的作用。等離子體診斷方法大體上可分為兩類：一類是被動(dòng)地檢測(cè)從等離子體內(nèi)部射擊出來(lái)的一切物質(zhì)（包括從微波到X射線各種頻區(qū)的電磁波，逃逸的原子、電子、中子及其他粒子等）以及等離子體在外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)從而推斷等離子體內(nèi)部的特性，另一類是主動(dòng)地插入各種形式的探針如靜電探針，磁探針、微波探針，激光探針等，它們深入到等離子體內(nèi)部，并根據(jù)它們與等離子體相互作用的特性來(lái)對(duì)等離子體進(jìn)行診斷，等離子體診斷手段需很高的實(shí)驗(yàn)技巧，而且由于受到多種復(fù)雜因素的影響，所獲得的結(jié)果不那么直接和明確，須經(jīng)過(guò)細(xì)致的分析研究。等離子體診斷所涉及的內(nèi)容和所用的技術(shù)十分廣泛，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷地發(fā)展和變化，因此在這一章里不可能系統(tǒng)地介紹，只能著重對(duì)幾種主要、常用的診斷手段進(jìn)行討論。

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