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出版者:Springer Verlag

作者:Choi, Jae-young (EDT)/ Rah, Seungyu (EDT)

出品人:

頁數:3183

译者:

出版時間:2007-1

價格:$ 168.37

裝幀:HRD

isbn號碼:9780735403741

叢書系列:

圖書標籤:

• Synchrotron Radiation
• Instrumentation
• X-ray
• Physics
• Materials Science
• Beamline
• Spectroscopy
• Radiation Physics
• Experimental Physics
• Scientific Instruments

托剋馬剋電磁波譜的穿越：從宇宙射綫到地質深處 圖書名稱： 托剋馬剋等離子體物理學導論：聚變能的前沿探索 內容簡介： 本書是一部全麵、深入的托卡馬剋（Tokamak）等離子體物理學專著，旨在為讀者提供對磁約束核聚變研究核心概念、實驗技術以及未來挑戰的深刻理解。我們聚焦於如何利用復雜的電磁場結構，精確控製和約束處於極端高溫高密度的氘氚等離子體，以期實現可持續的聚變能源。 第一部分：等離子體物理基礎與磁約束的幾何學 本書伊始，我們首先迴顧瞭經典等離子體動力學的基礎理論，包括玻爾茲曼方程、流體力學近似（如MHD模型）以及微觀粒子輸運的理論框架。重點闡述瞭等離子體在強磁場作用下的拉莫爾迴鏇運動、漂移運動，以及如何構建磁力綫拓撲結構以實現“香蕉型”或“魚骨型”的約束。 隨後的章節深入剖析瞭磁約束裝置的核心——托卡馬剋。我們詳細描繪瞭托卡馬剋裝置的幾何結構，從環形真空室的設計、磁鐵係統的布置（包括環嚮場綫圈、極嚮場綫圈和中心螺管）到外部加熱與電流驅動係統的集成。特彆地，我們用大量的篇幅來論述三重積（聚變功率密度、約束時間、溫度）的關鍵性，並引入瞭安全因子q（Safety Factor）的概念，解釋瞭其如何決定等離子體內部的磁麵穩定性，是避免等離子體失穩和破壞磁籠的關鍵參數。 第二部分：等離子體的加熱、電流驅動與診斷技術 實現聚變反應需要將等離子體加熱到數億開爾文。本書係統地介紹瞭當前主流的等離子體加熱方法。其中，高頻波加熱（如離子迴鏇共振加熱ICRH、電子迴鏇共振加熱ECRH）的耦閤機製、波的傳播與吸收理論被詳盡闡述。對於中性束注入（NBI），我們著重討論瞭束流的産生、注入幾何學以及束粒子在等離子體內部的碰撞損失與能量沉積過程。 維持托卡馬剋運行的關鍵在於電流驅動。本書不僅涵蓋瞭感應電流（變壓器作用）的局限性，更側重於非感應電流的驅動技術，包括射頻電流驅動（如使用ECRH驅動的非感應電流）和外部電阻電流驅動。我們分析瞭電流剖麵控製（Current Profile Control）對維持先進工作模式（如高約束模式H-mode或增強型工作模式E-mode）的重要性。 診斷是理解等離子體內部狀態的“眼睛”。本章詳細介紹瞭光譜診斷（如Stark效應、Doppler展寬測量離子溫度）、激光散射診斷（測量電子溫度和密度）、微波診斷（如法拉第鏇轉測量電流密度）以及粒子診斷（如中性粒子分析NPA測量離子溫度和能量損失）。我們將這些診斷方法置於實際實驗環境的背景下進行討論，強調如何將多源數據融閤，建立等離子體內部的實時物理圖像。 第三部分：輸運、不穩定性與邊界物理 聚變性能的核心挑戰在於輸運——能量和粒子如何逃逸齣約束區域。本書深入探討瞭湍流輸運的微觀機製。我們詳細分析瞭離子梯度驅動的模（如ETG）和電子梯度驅動的模（如ВтG），以及這些微觀不穩定性如何通過“膠水模型”導緻宏觀的溫度梯度丟失。輸運的理論模型，從經典的玻爾茲曼輸運到半唯象的輸運係數模型，均有詳盡的對比和應用案例。 等離子體內部的磁流體力學（MHD）不穩定性是限製聚變裝置性能的另一大障礙。我們對鋸齒不穩定性（Sawteeth）、魚骨模（Tearing Modes）以及限製聚變運行的邊緣局域模（ELMs）進行瞭深入的物理分析。對於ELMs，本書重點討論瞭其與邊界層中的壓力梯度和磁剪切之間的復雜耦閤，以及如何通過外部磁擾動（如RMP綫圈）對其進行緩解或消除。 最後，本書關注邊界物理。在等離子體與第一壁相互作用的區域（偏濾器/包層區域），能量和粒子通量極高。我們探討瞭冷/稀散等離子體（CSP）方案，研究瞭如何通過精確控製邊界條件，將熱負荷分散到更大的麵積上，從而保護關鍵結構件，這是未來聚變堆工程可行性的關鍵所在。 第四部分：麵嚮未來的聚變堆設計與工程挑戰 本書的收官部分將理論與工程實踐相結閤，展望瞭下一代聚變實驗裝置（如ITER）和原型聚變堆（DEMO）的設計理念。我們討論瞭氚燃料循環的復雜性、中子輻照對材料的損傷問題，以及超導磁體係統在強磁場下的熱負荷管理。書中對未來聚變能的經濟性、環境影響進行瞭審慎的評估，為緻力於聚變能研究的工程師和科學傢提供瞭一個堅實的知識基礎和前沿的視角。 本書麵嚮高年級本科生、研究生以及在聚變能源研究領域工作的專業人士，要求讀者具備紮實的經典物理和電磁學基礎。閱讀本書，您將掌握理解和駕馭地球上最極端物質形態——托卡馬剋等離子體的核心鑰匙。

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這本書的結構編排堪稱教科書級彆的典範，邏輯清晰得如同精密的機械結構。從基礎的電磁理論如何導齣同步輻射的産生，到如何利用各種光學器件（單色器、反射鏡）來篩選和聚焦所需的能量，每一步都銜接得天衣無縫。我個人的閱讀習慣是喜歡對照圖錶來理解復雜的幾何光學和射綫追蹤，而這本書在這方麵做得極為齣色。那些輔助性的插圖和示意圖，不僅準確，而且極具解釋力，它們成功地將抽象的光束傳輸路徑具象化瞭。我敢說，很多我過去花瞭好幾個小時在模擬軟件上試圖理解的準直問題，在這本書裏通過幾張精美的俯視圖就豁然開朗瞭。這說明作者不僅精通儀器本身，更是一位齣色的知識傳遞者，深知如何用最直觀的方式，把最復雜的技術傳遞給讀者。

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這本書的敘事風格簡直像一部科幻小說，隻不過裏麵所有的“魔法”都是基於堅實的物理學基礎。我讀到關於探測器技術的那部分時，完全被震撼瞭。那種對靈敏度極限的不斷挑戰，對噪聲的無情抑製，以及對不同波長範圍的適應性設計，展現瞭人類工程學和材料科學的巔峰造詣。作者似乎毫不保留地分享瞭所有領域的最新進展，從半導體探測器到先進的焦平麵陣列，每一個章節都仿佛是一次微觀世界的漫遊。更難得的是，書中並沒有一味地堆砌技術名詞，而是巧妙地穿插瞭實際案例分析，讓你明白為什麼在某個特定的實驗場景下，必須選擇A方案而不是B方案。這使得晦澀難懂的工程細節變得生動起來，讀完後，我對“數據采集”這個環節的認識被徹底顛覆瞭，現在看任何一個高能物理實驗的結果，都會下意識地去審視其背後的儀器性能。

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我必須承認，這是一本需要靜下心來仔細研讀的“硬核”讀物，它對讀者的基礎物理和數學功底有一定的要求，但迴報絕對是巨大的。最讓我印象深刻的是，書中對於“誤差分析與修正”的討論，幾乎達到瞭吹毛求疵的程度。作者沒有迴避儀器性能的局限性，反而將它們作為改進的切入點。例如，對於光束衍射、鏡麵粗糙度引起的性能衰減，書中給齣的定量分析方法非常實用，可以直接應用於實際的故障排除和性能評估中。這使得這本書的價值遠超理論介紹，它直接成為瞭一本解決實際工程難題的工具書。讀完它，我感覺自己對任何基於光束綫（Beamline）的實驗設置都多瞭一層“儀器專傢的審視視角”，這對於提高我未來研究工作的嚴謹性，無疑有著不可估量的助益。

评分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的閱讀體驗是層層遞進的，初讀時可能會覺得信息量過載，但隨著深入，你會發現作者構建瞭一個極其嚴謹的知識體係框架。我尤其欣賞它對“係統集成”方麵的論述，這是很多專業書籍會忽略的環節。同步輻射儀器不是孤立的組件堆砌，而是多個復雜子係統（光源、光束綫、樣品環境、探測器）之間的精妙協作。書中對真空技術、高精度運動控製以及數據處理管綫的論述，體現瞭作者對整個實驗流程的全局觀。這種全景式的視角，對於那些正處於職業生涯初期，需要建立宏觀認知的新晉研究人員來說，是極其寶貴的。它教會我們如何像總設計師一樣去思考，而不是僅僅專注於自己手頭的那個小部件。這本書，就是一本將分散的知識點串聯成完整、高效工作流程的“操作指南”。

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天呐，我剛翻完這本《Synchrotron Radiation Instrumentation》，簡直是打開瞭一個全新的世界！這本書的深度和廣度都超乎我的想象，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次對前沿科學儀器的史詩級探索。特彆是關於X射綫源的生成和調控那幾章，作者的闡述細膩到令人發指，每一個公式的推導，每一種光學元件的選擇，背後蘊含的物理原理都被剖析得淋灕盡緻。我特彆佩服作者對於實驗設計中“權衡取捨”的深刻理解——如何在高通量和高分辨率之間找到那個甜蜜點，這完全是工程智慧的體現。閱讀過程中，我感覺自己仿佛坐在一個最頂尖的同步輻射光源的控製室裏，親手調試著復雜的磁鐵和聚焦鏡。對於那些希望深入理解如何將理論物理轉化為實際可操作的精密設備的人來說，這本書簡直是無價之寶。它沒有停留在概念層麵，而是紮實地落腳於“如何建造”和“如何優化”，每一個細節都充滿瞭匠心。

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