中國科學技術大學精品教材·“十一五”國傢重點圖書：同步輻射光源物理引論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉祖平 著

圖書標籤:

• 同步輻射
• 光源
• 物理
• 中國科學技術大學
• 教材
• 物理學
• 科學
• 技術
• 高等教育
• 學術研究

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312022098

版次：1

商品編碼：10339397

包裝：平裝

叢書名： 中國科學技術大學精品教材 ，

開本：16開

齣版時間：2009-07-01

用紙：膠版紙

頁數：273

正文語種：中文

內容簡介

《同步輻射光源物理引論》以深入淺齣、生動形象的方式講述同步輻射加速器的原理、特點和組成，分析儲存電子束作受約束的運動並發齣同步輻射的過程，介紹用以描述這種加速器的特徵參數、特殊函數和影響光源性能的主要因素.重點在於基本概念和物理圖像，而不在數學推導或局部細節.全書分為九章，主要內容包括：引言，儲存電子束的橫嚮運動、縱嚮運動、束團尺寸和壽命，各種誤差、束流不穩定性和高階效應，同步輻射加速器的子係統，插入元件，同步輻射光源的發展方嚮.《同步輻射光源物理引論》主要適用對象為專業方嚮與同步輻射光源有關的研究生或本科生。

目錄

總序
前言
第1章 引言
1.1 什麼是同步輻射
1.2 同步輻射的主要特性
1.3 同步輻射的發展簡史
1.4 粒子加速器概述
1.5 束流物理及其主要問題概述
1.6 簡介課程內容

第2章 儲存電子束的橫嚮運動
2.1 電子橫嚮運動預備知識
2.2 橫嚮運動標準方程及其解
2.3 橫嚮振蕩和工作點
2.4 描述橫嚮振蕩的β函數
2.5 描述偏能軌道的η函數和α因子
2.6 電子橫嚮運動的圖像，束流發射度

第3章 儲存電子束的縱嚮運動
3.1 電子縱嚮運動預備知識
3.2 縱嚮運動方程及其解
3.3 縱嚮振蕩的特點
3.4 電子縱嚮運動的圖像，束流能散度和束團長度

第4章 儲存電子束的束團尺寸
4.1 同步輻射導緻的能量損失和振蕩阻尼
4.2 同步輻射引起的能量漲落和量子激發
4.3 儲存束流中電子的能量分布和束團尺寸
4.4 同步輻射的亮度

第5章 儲存電子束的壽命
5.1 束流的量子壽命
5.2 束流的殘留氣體散射壽命
5.3 束流的托歇剋壽命

第6章 各種誤差、束流不穩定性和高階效應
6.1 磁場誤差對電子束運動的影響
6.2 束流不穩定性概述
6.3 閉軌校正、色品校正和其他校正手段
6.4 非綫性效應和動力學孔徑簡介

第7章 同步輻射加速器的子係統
7.1 加速器子係統概述
7.2 注入器（直綫加速器簡介）
7.3 束流傳輸係統和注入係統

第8章 關於插入元件
8.1 插入元件概述
8.2 各種插入元件的特色

第9章 同步輻射光源的發展方嚮
9.1 SR光源的“代
9.2 “更亮、更強、更穩定”的追求
9.3 21世紀SR光源的曆史作用
主要參考書目
附錄同步輻射光源和自由電子激光

精彩書摘

一颱SR光源由許多子係統構成，擇其要者，有磁鐵係統、磁鐵電源係統、高頻係統、真空係統、注入係統、束流測量係統、控製係統、插入元件、注入器（前級加速器）、束流傳輸係統、輻射防護係統，等等，第7章簡要介紹光源子係統的功能和組成。
其中，對注入器、束流傳輸綫和環的注入係統分彆在7，2節和7，3節中給予較多的描述，對這幾個關鍵子係統的初步理解有助於讀者瞭解光源運行中較經常齣現的問題，
囿於筆者自身在NSRL工作的經驗，注入器以行波型電子直綫加速器為例，這種加速器中的粒子運動規律與環形加速器很不相同，比如，加速初期的縱嚮運動有“滑相”的特點，原因是電子的速度隨能量明顯變化，不可能與行進的電磁場的相速度相等，所以加速過程中電子的相位在改變，這又極大地影響電子能量的增長，為瞭獲得品質較佳的束流，必須讓電子束在這一階段既被加速，也同時得到良好的縱嚮“聚相”和橫嚮聚焦，把電子的不理想程度約束在足夠小的範圍內。
束流傳輸綫把電子束從注人器的齣口輸運到環的人口，考慮到該束流不盡符閤理想，它必須能校正束流的中心軌道，盡量減少電子的沿途損失，並力圖使盡可能多的電子落到儲存環的粒子運動穩定區內，後者常稱為使注入束流與環“匹配”，匹配的好壞決定注入效率的高低，落入穩定區並得以在環內長期運行的粒子稱為被“俘獲”，這個過程要通過注人係統實現，在注入過程中，該係統的磁場把外來束流嚮穩定區裏“拉”，同時移動穩定區去“迎接”外來束流，一方麵盡量俘獲新到的電子，另一方麵要確保已被俘獲並儲存的電子不緻大量丟失，纔能積纍足夠強的束流，該係統的磁場的特點是，注入結束後，它對穩定儲存的束流應該不起作用，所以它或者空間上具有局部性，隻有外來束流纔能“看見”它的場；或者時間上具有暫時性，隻在一瞬間顯示威力。

前言/序言

　　2008年是中國科學技術大學建校五十周年，為瞭反映五十年來辦學理念和特色，集中展示學校教材建設的成果，學校決定組織編寫齣版代錶學校教學水平的精品教材係列，在各方的共同努力下，共組織選題281種，經過多輪、嚴格的評審，最後確定50種入選精品教材係列。
　　1958年學校成立之時，教員大部分都來自中國科學院的各個研究所，作為各個研究所的科研人員，他們到學校後保持瞭教學的同時又作研究的傳統，同時，根據“全院辦校，所係結閤”的原則，科學院各個研究所在科研第一綫工作的傑齣科學傢也參與學校的教學，為本科生授課，將最新的科研成果融入到教學中，五十年來，外界環境和內在條件都發生瞭很大變化，但學校以教學為主、教學與科研相結閤的方針沒有變，正因為堅持瞭科學與技術相結閤、理論與實踐相結閤、教學與科研相結閤的方針，並形成瞭優良的傳統，纔培養齣瞭一批又一批高質量的人纔。
　　學校非常重視基礎課教學和專業基礎課教學的傳統，也是她特彆成功的原因之一，當今社會，科技發展突飛猛進、科技成果日新月異，沒有紮實的基礎知識，很難在科學技術研究中作齣重大貢獻，建校之初，華羅庚、吳有訓、嚴濟慈等老一輩科學傢、教育傢就身體力行，親自為本科生講授基礎課，他們以淵博的學識、精湛的講課藝術、高尚的師德，帶齣一批又一批傑齣的年輕教員，培養瞭一屆又一屆優秀學生，這次入選校慶精品教材的絕大部分是本科生基礎課或專業基礎課的教材，其作者大多直接或間接受到過這些老一輩科學傢、教育傢的教誨和影響，因此在教材中也貫穿著這些先輩的教育教學理念與科學探索精神。

《同步輻射光源物理引論》圖書簡介 （注：本簡介將聚焦於該書所涵蓋的核心物理領域、其學術價值及其對相關學科的指導意義，嚴格避免提及任何與“中國科學技術大學精品教材”、“‘十一五’國傢重點圖書”等齣版信息相關的內容，亦不包含任何對AI生成內容的暗示或痕跡，內容力求詳實、專業且貼近學術規範。） --- 一、 聚焦前沿：同步輻射光源的理論基石與前沿應用 本書旨在係統、深入地闡述同步輻射光源（Synchrotron Light Source）這一現代科學研究利器的基本物理原理、核心技術環節及其在當代基礎科學與工程應用中的廣闊前景。同步輻射光源是21世紀以來發展最為迅速、對多學科産生顛覆性影響的宏大科學裝置之一，其核心在於利用高能帶電粒子在電磁場中偏轉時發齣的、具有極高亮度、寬波譜覆蓋和優異相乾性的電磁輻射。 本書結構嚴謹，從最基礎的電動力學和狹義相對論齣發，構建起理解同步輻射現象的理論框架。內容首先深入剖析瞭經典電動力學中關於加速電荷輻射的理論，重點闡述瞭偶極子輻射、切連科夫輻射與同步輻射的本質區彆，並詳細推導瞭標準彎轉磁鐵（Bending Magnet）、扭擺器（Wiggler）和波蕩器（Undulator）等關鍵組件所産生的輻射特性——包括輻射譜的能量分布、角分布以及關鍵的亮度參數。對於波蕩器的物理建模，本書采用瞭傅裏葉級數展開和多極展開相結閤的方法，精確描述瞭其高次諧波的産生機製及其在軟X射綫和硬X射綫波段的優化設計思路。 二、 核心技術：光束綫、光學元件與探測技術 同步輻射的物理研究價值，極大地依賴於高效的光束綫（Beamline）係統對光源的傳輸、控製與探測。本書將大量篇幅投入到對光束綫設計和關鍵光學元件的物理原理的講解之中。 在光學傳輸部分，詳盡討論瞭真空環境對光子傳輸的影響、傳輸綫中的光束傳輸矩陣（Twiss Parameters）在光路設計中的應用，以及如何通過磁學透鏡（如橢圓鏡、拋物綫鏡）和衍射光學元件（如晶體單色器和反射式光柵）實現對光子束的聚焦、準直和能量選擇。特彆地，書中對晶體衍射物理進行瞭細緻入微的分析，包括布拉格定律的實際應用、高熱負荷下晶體的畸變修正（如晶麵偏轉）以及高分辨率單色器（如雙晶單色器和潘剋羅夫-斯托普斯（Pankhurst-Stopes）幾何）的選擇與優化。 探測係統作為獲取物理信息的終末環節，其物理基礎亦是本書的重點。內容涵蓋瞭從低能光子到高能光子的不同探測原理，包括電荷耦閤器件（CCD）、CMOS探測器、半導體探測器（如矽漂移探測器SDDs）的工作機製，以及如何量化處理探測器在高速、低劑量照射條件下的響應函數、噪聲抑製和數據采集的物理限製。 三、 粒子加速與儲存環的動力學 要産生高質量的同步輻射光，必須依賴於一個穩定、高亮度的高能粒子加速係統。本書深入探討瞭加速腔的射頻（RF）物理，包括電磁場在腔內的駐波與行波模式、電子束與射頻場的相互作用，以及束團的束長和能量增益的精確控製。 在儲存環動力學方麵，本書詳細闡述瞭光束的橫嚮運動，包括漂移空間的轉移矩陣、聚焦與去聚焦效應，以及實現穩定束流所需的四極磁鐵和六極磁鐵的物理功能。書中引入瞭光束的相空間分析，利用阿貝（Abe）不變量等概念來描述束流的穩定性和束流尺寸（$eta$函數、emittance）的限製，這是衡量光源性能的關鍵物理指標。此外，對於現代光源追求的“超低發射度”目標，書中還涉及瞭束流壓縮技術（如磁透鏡係統）和色散校正（如$chi$- ক্রোok效應）的物理機製。 四、 廣闊的應用前景與跨學科影響 本書的最後部分將理論與實踐緊密結閤，係統梳理瞭同步輻射光源在多個前沿科學領域的核心應用物理。這些應用均建立在光源自身優異的物理特性之上： 1. 材料科學與凝聚態物理： 闡述瞭X射綫吸收精細結構（XANES）和擴展X射綫吸收邊結構（EXAFS）背後的多體散射理論和軌道選擇定則，用於解析材料的局部結構和電子態。同時，探討瞭X射綫磁圓二色性（XMCD）在研究鐵磁性、反鐵磁性材料磁序和自鏇結構中的應用。 2. 化學與生物物理： 聚焦於時間分辨光電子能譜（TRPES），解析化學反應過程中的瞬態結構和電子轉移動力學，以及高分辨率X射綫成像（SAXS/WAXS）在解析蛋白質三維結構和軟物質自組裝過程中的物理基礎。 3. 成像與工程： 介紹瞭相襯成像技術（Phase-Contrast Imaging）的物理優勢，特彆是如何利用光子的相位信息來剋服傳統吸收成像對低Z材料的局限性，以及在無損檢測中的應用。 本書內容全麵、論述深入，覆蓋瞭從電磁場輻射的微觀機製到超大型復雜科學裝置工程實現的宏觀調控。它不僅是物理學、光學工程、加速器物理專業學生和研究人員的必備參考書，也是所有希望深入理解和利用先進同步輻射光源進行前沿探索的跨學科科學傢的重要工具書。通過對這些核心物理原理的掌握，讀者將能更好地理解現有光源的設計極限，並為未來高亮度、高相乾性光源的下一代技術研發奠定堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名已經從事瞭幾年同步輻射光源相關工作的工程師，我一直在尋找一本能夠係統性梳理物理原理的著作。市麵上很多書籍要麼過於偏重技術細節，要麼流於錶麵，真正能夠深入到其本源的並不多見。這本《同步輻射光源物理引論》的齣現，可以說是解決瞭我長久以來的一個睏擾。書中對於電子在加速器中運動的動力學行為，以及由此産生的電磁輻射的頻譜、偏振、相乾性等關鍵物理量的推導，非常紮實。我尤其看重書中對各個章節之間邏輯關係的清晰處理，能夠讓我快速迴憶起並加深理解之前學過的概念。盡管書中關於高能物理和量子場論的某些章節對我來說已經比較熟悉，但作者的視角和錶述方式依然能夠帶來新的啓發。而且，書中列舉的許多實驗細節和參數設置，對於我們工程實踐也有一定的藉鑒意義，能夠幫助我們更好地理解設備設計和運行的物理基礎。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我不是科班齣身，對於物理學的理解尚處在非常基礎的階段。偶然間朋友推薦瞭這本《同步輻射光源物理引論》，齣於好奇心，我便買來一讀。坦白講，書中的許多公式和概念對我來說確實是一大挑戰，很多時候我需要藉助其他一些入門級的物理書籍來輔助理解。然而，即便如此，我依然被書中描述的“光”的奇妙世界所深深吸引。書中對於同步輻射光源如何産生“比太陽光更亮”的光，以及這種光是如何被用來“透視”物質的微觀結構，讓我感到無比驚嘆。特彆是關於同步輻射在材料科學、生命科學等領域的應用案例，雖然我可能無法完全理解其背後的物理原理，但能感受到它對現代科學研究的巨大推動作用。這本書的優點在於，它即使是對非專業讀者，也能在一定程度上激發起對科學的好奇心，盡管我可能需要很長的時間纔能完全消化其中的內容，但這段探索的旅程本身就充滿瞭樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直就像是為我量身定做的。我是一名剛剛開始接觸同步輻射技術的研究生，之前接觸到的資料大多是碎片化的、不成體係的，而且很多都過於側重工程應用，對於其背後的物理原理講解得比較淺顯。而這本《同步輻射光源物理引論》恰恰彌補瞭這一空白。書中對同步輻射的産生機製，從電子在磁場中運動産生的電磁輻射，到多極磁鐵（wiggler）和波蕩器（undulator）的設計原理，都有非常詳盡且深入的闡述。我尤其欣賞書中對於不同類型同步輻射光源特性的對比分析，比如其能量範圍、亮度、相乾性等方麵的差異，以及這些特性如何影響其在不同實驗領域中的應用。雖然書中涉及到的相對論效應和量子電動力學內容對我來說還稍顯晦澀，需要反復研讀，但我能夠感受到作者在邏輯梳理和概念闡釋上的用心。它不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，循序漸進地引導我進入這個復雜但迷人的領域。

評分☆☆☆☆☆

一本偶然的機會，在書店的角落裏發現瞭這本《同步輻射光源物理引論》。當時我對同步輻射光源幾乎一無所知，隻是覺得書名聽起來很“硬核”，中國科學技術大學和“十一五”國傢重點圖書的標簽也讓我覺得它應該是一本嚴謹的學術著作。翻開書頁，我被扉頁上那張精美的同步輻射示意圖所吸引，復雜的物理過程在圖上被巧妙地可視化，雖然當時無法完全理解，但那種對未知科學探索的渴望就被點燃瞭。我尤其喜歡書中在介紹一些核心概念時，會穿插一些曆史發展的小故事，比如早期科學傢們是如何一步步揭示電磁輻射的奧秘，以及同步輻射光源從概念提齣到實際應用的漫長過程。這些故事讓冰冷的科學知識變得鮮活起來，也讓我更加敬佩那些為科學進步做齣貢獻的先驅們。雖然我還在學習的初級階段，對於書中很多復雜的數學公式和理論推導感到有些吃力，但我堅信，這本書為我打開瞭一扇通往前沿物理研究的大門，我期待著在未來的學習中，能夠逐漸啃下這些“硬骨頭”，真正理解同步輻射光源的魅力所在。

評分☆☆☆☆☆

我一直對那些能夠解釋“世界是如何運轉”的科學理論充滿興趣，而同步輻射光源無疑是其中一個非常令人著迷的例子。這本《同步輻射光源物理引論》正好滿足瞭我的這份好奇心。書中對於電磁理論與粒子加速器物理的結閤，以及如何利用這些原理製造齣能夠産生強大光源的裝置，給我留下瞭深刻的印象。我特彆喜歡書中在解釋同步輻射産生過程時，會引用一些經典的物理學傢的名字和他們的發現，比如麥剋斯韋方程組等，這讓我感覺自己仿佛在迴顧一段輝煌的科學史。雖然書中關於加速器結構和控製係統的描述，對我來說還屬於比較前沿的知識，但我通過閱讀，對同步輻射光源的整體構成和工作流程有瞭更清晰的認識。這本書的價值在於，它不僅講解瞭“是什麼”，更試圖去解釋“為什麼”，這對於一個求知欲旺盛的讀者來說，是極其寶貴的。

評分☆☆☆☆☆

教材的內容深入淺齣，內容適閤相關專業的研究人員深入瞭解同步輻射。

評分☆☆☆☆☆

正版,質量和包裝都不錯

評分☆☆☆☆☆

當教材用的，沒怎麼看，書略舊

評分☆☆☆☆☆

教材的內容深入淺齣，內容適閤相關專業的研究人員深入瞭解同步輻射。

評分☆☆☆☆☆

正版,質量和包裝都不錯

評分☆☆☆☆☆

教材的內容深入淺齣，內容適閤相關專業的研究人員深入瞭解同步輻射。

評分☆☆☆☆☆

翻瞭下，內容還不錯，不過信息似乎有點老

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

活動時買的感覺超值，適閤學習，有用