近代物理实验技术 1PDF电子书下载

目录 1

第一章 光谱技术 1

§1.1 常用的光谱仪 2

§1.1.1 概论 2

§1.1.2 棱镜光谱仪 9

§1.1.3 光栅光谱仪 15

§1.2 干涉光谱仪 29

§1.2.1 法布里-珀罗干涉仪 29

§1.2.2 傅里叶变换光谱仪 38

§1.3 激光光谱技术 45

§1.3.1 激光器 45

§1.3.2 激光吸收光谱 50

§1.3.3 高分辨本领光谱 51

§1.3.4 高时间分辨光谱 52

§1.3.5 激光微区光谱分析 55

§1.3.6 激光雷达 56

§1.3.7 激光光-声光谱 57

参考文献 58

第二章 电子显微术 59

§2.1 引言 59

§2.2 电子枪与磁透镜 60

§2.2.1 电子枪 61

§2.2.2 磁透镜 62

§2.3 透射电子显微术（TEM） 68

§2.3.1 阿贝成象原理 68

§2.3.2 透射电镜的结构及光路图 69

§2.3.3 电子衍射几何学（运动学） 72

§2.3.4 衍衬象的成象原理 84

§2.3.5 透射电镜薄膜样品的制备 105

§2.4 扫描电子显微术（SEM） 107

§2.4.1 扫描电镜工作原理 107

§2.4.3 扫描电镜的性能 108

§2.4.2 扫描电镜的结构 108

§2.4.4 扫描电镜的工作模式、衬度机制 112

§2.4.5 扫描电镜样品制备 117

§2.5 高分辨电子显微象的成象原理 118

§2.5.1 成象系统作为空间不变（等晕）线性系统 119

§2.5.2 电子波的传播与菲涅耳传播因子 120

§2.5.3 磁透镜的傅氏变换性质及其振幅传递函数 121

§2.5.4 弱相位体象和电荷密度投影象 126

§2.5.5 多层法的物理基础 131

§2.6 电子显微术的新发展 133

§2.6.1 分析电子显微术（AEM） 133

§2.6.2 超高压电子显微术（HVEM） 139

§2.6.3 扫描隧道显微术（STM） 140

参考文献 142

§3.1 物理基础 144

§3.1.1 抽气的概念 144

第三章 真空技术 144

§3.1.2 真空度与压强 147

§3.1.3 气体与固体表面的相互作用——吸附和脱附与真空的关系 152

§3.1.4 气体的流动 流量与流导 156

§3.1.5 真空系统的抽气方程 159

§3.2 真空泵 161

§3.2.1 真空泵分类 161

§3.2.2 真空泵的性能指标 162

§3.2.3 机械泵 163

§3.2.4 罗茨（Roots）泵 167

§3.2.5 油扩散泵 168

§3.2.6 涡轮分子泵 171

§3.2.7 吸附泵 175

§3.2.8 钛升华泵 178

§3.2.9 溅射离子泵 180

§3.2.10 冷凝泵 184

§3.3.2 真空计的主要性能指标 188

§3.3.1 真空计分类 188

§3.3 真空计 188

§3.3.3 热导真空计——热电偶真空计与电阻真空计 189

§3.3.4 电离真空计 194

§3.4 真空系统 207

§3.4.1 真空系统的性能指标 207

§3.4.2 各种常用真空机组 208

参考文献 212

第四章 低温物理实验技术 214

§4.1 低温的获得及低温液体的使用 214

§4.1.1 气体的液化 215

§4.1.2 低温液体及其使用 220

§4.1.3 IK以下超低温技术的概述 225

§4.2 低温温度的获得、控制及低温恒温器 227

§4.2.1 低温液体的减压降温及控温 227

§4.2.2 中间温度的获得与控制 229

§4.2.3 低温恒温器 233

§4.3 超导电技术 242

§4.3.1 超导体的基本性质 243

§4.3.2 超导材料和超导磁体 246

§4.3.3 超导量子干涉仪（SQUID） 252

§4.3.4 高临界温度超导体 258

§4.4 低温物理实验技术应用简介 260

参考文献 261

第五章 微波原理与测量 263

§5.1 引言 263

§5.2 电磁场理论 266

§5.2.1 麦克斯韦方程、边界条件、波动方程 266

§5.2.2 矩形波导管中的主型波——TE10波 269

§5.2.3 波导管和同轴线 275

§5.2.4 谐振腔 279

§5.3 等效电路理论 283

§5.3.1 传输线方程和它的解 283

§5.3.2 传输线的工作状态 285

§5.3.3 传输TE10波的矩形波导管与双线的等效性 291

§5.3.4 谐振腔的等效电路 292

§5.4 微波信号源和微波元件 299

§5.4.1 小功率微波振荡器 299

§5.4.2 微波信号源 302

§5.4.3 常用的微波元件 303

§5.4.4 铁氧体的微波特性和非互易器件 304

§5.5 微波测量方法 306

§5.5.1 驻波测量 306

§5.5.2 功率测量 309

§5.5.3 频率测量 310

§5.5.4 谐振腔Q值的测量 311

§5.6 微波作为重要的科研手段 312

§5.6.1 用驻波法测量介质的介电常数和磁导率 312

§5.6.2 用谐振腔法测量介质的介电常数和磁导率 315

§5.6.3 用谐振腔法研究微波磁共振 318

§5.6.4 用微波法测定铁氧体材料的磁晶各向异性常数和饱和磁化强度 320

参考文献 322

第六章 磁性测量 323

§6.1 引言 323

§6.2 磁场的测量 323

§6.2.1 磁通法 324

§6.2.2 霍耳效应法 329

§6.2.3 核磁共振法 331

§6.2.4 弱磁场的测量 335

§6.3 静态及动态磁性的测量 341

§6.3.1 积分器法 341

§6.3.2 振动样品磁强计（VSM） 344

§6.3.3 磁天平 348

§6.3.4 交流电桥 352

§6.4 研究微观磁结构的几种方法 356

§6.4.1 中子衍射 357

§6.4.2 核磁共振（NMR） 362

§6.4.3 穆斯堡尔效应 367

参考文献 373

第七章 传感器 374

§7.1 总论 374

§7.2 光传感器的种类及光传感器的主要参数 376

§7.2.1 响应度 376

§7.2.2 光谱响应范围 377

§7.2.3 响应时间 377

§7.2.4 噪声等效功率和可探测率 379

§7.2.5 线性度 381

§7.3 紫外至红外的量子探测器 382

§7.3.1 光电倍增管 382

§7.3.2 光电导器件 397

§7.3.3 结型光探测器 401

§8.4.1 信号平均 404

§8.4 重复信号的时域平均 404

§7.3.4 雪崩光电二极管 406

§7.3.5 电荷耦合器件（CCD） 407

§7.4 热探测器 409

§7.4.1 探测器的温升 409

§7.4.2 测辐射热器 410

§7.4.3 温差电偶与温差电堆 412

§7.4.4 高莱池 413

§7.4.5 热释电探测器 414

§7.5 相干或外差探测 418

§7.6 其他探测器 421

§7.6.1 温度传感器 421

§7.6.2 磁传感器 424

§7.6.3 压力传感器 425

§7.6.4 气敏传感器 428

参考文献 429

附录 各种光电探测器的性能 431

§8.1 引言 432

第八章 微弱信号检测技术 432

§8.2.1 噪声及等效噪声带宽 433

§8.2 微弱信号检测基础 433

§8.2.2 信号和信噪比 440

§8.2.3 前置放大器的噪声系统 441

§8.2.4 接地与屏蔽 449

§8.3 相干检测——锁定放大器 450

§8.3.1 概述 450

§8.3.2 相干检测原理 452

§8.3.3 锁定放大器 457

§8.3.4 近代锁定技术 462

§8.3.5 仪器实例和应用 472

§8.3.6 数字相敏检测 480

§8.4.2 Boxcar平均器——扫描型信号平均技术 487

§8.4.3 多点信号平均器——数字平均技术 495

§8.4.4 仪器实例和应用举例 500

§8.5 微弱光检测 503

§8.5.1 概述 503

§8.5.2 光子计数技术的原理 504

§8.5.3 现代光子计数技术的进展和应用举例 517

§8.5.4 光学多通道分析器 519

§8.6 各种微弱信号检测技术的特点比较和选用指南 523

参考文献 525

第九章 信号的波形测量技术——示波器 526

§9.1 概述 526

§9.1.1 示波器的功用 526

§9.1.2 示波器的分类 526

§9.1.3 示波器的发展过程和目前的水平 527

§9.2 示波器的基本组成和主要工作特性 529

§9.2.1 现代示波器的时间波形显示原理 529

§9.2.2 示波器的主要工作特性 530

§9.3.1 示波器的触发特性 534

§9.3 示波器的多信号显示和双扫描技术 534

§9.3.2 多信号显示 536

§9.3.3 双扫描技术 539

§9.3.4 通用示波器实例 544

§9.4 取样示波器 546

§9.4.1 取样技术的原理 547

§9.4.2 取样示波器的组成及工作原理 551

§9.4.3 取样示波器的主要性能指标 554

§9.4.4 取样示波器的使用 555

§9.4.5 单次取样记录仪 559

§9.5 存贮示波器 560

§9.5.1 存贮示波管的工作原理 560

§9.5.2 存贮示波器的工作特性 565

§9.6 数字存贮示波器 568

§9.6.1 DSO的基本工作原理及分类 568

§9.6.2 DSO的基本特性及主要指标 570

参考文献 572

第十章 数字化测量技术 573

§10.1 数字频率计 575

§10.1.1 数字频率计的工作原理 575

§10.1.2 数字频率计的测量误差 577

§10.2 数-模转换 579

§10.2.1 权电阻D/A转换器 579

§10.2.2 梯形电阻D/A转换器 580

§10.2.3 串行D/A转换器 583

§10.2.4 斜坡式D/A转换器 584

§10.2.5 D/A转换器的性能指标 585

§10.3 模-数转换 586

§10.3.1 取样、保持 587

§10.3.2 并联直接比较型A/D转换器 588

§10.3.3 随动跟踪型A/D转换器 590

§10.3.4 逐次逼近型A/D转换器 591

§10.3.5 斜坡电压比较型A/D转换器 592

§10.3.6 双斜式V-T转换型A/D转换器 594

§10.3.7 电荷平衡式V-f变换型A/D转换器 596

§10.4 模-模转换 598

§10.4.1 AC/DC电压的转换 598

§10.4.2 欧姆-电压（Ω-V）转换 602

§10.4.3 相位-电压（ψ-V）转换 605

§10.5 A/D、D/A转换的应用 607

§10.5.1 ？位数字万用表 607

§10.5.2 双积分、三次采样的高精度数字电压表 613

参考文献 614

第十一章 微机的接口及其应用 616

§11.1 微机在实验中的应用简介 616

§11.1.1 概述 616

§11.1.2 微机接口系统的基本概念 617

§11.2 微机的输入／输出 619

§11.2.1 CPU对I/O设备的寻址方式 619

§11.2.2 I/O设备与微机间的数据传送方式 620

§11.2.3 标准接口芯片 623

§11.2.4 标准接口总线 624

§11.3 模-数（A/D）转换通道和数-模（D/A）转换通道 627

§11.3.1 采样-保持（S/H）电路 627

§11.3.2 模拟量多路开关 628

§11.3.3 电平转换、匹配电路和低通滤波电路 629

§11.3.4 A/D转换器与CPU的连接 630

§11.3.5 数据采集系统的误差分析 633

§11.3.6 D/A转换器与CPU的连接 634

§11.3.7 ADA-168A/D、D/A转换板 636

§11.4 微机应用实例 640

§11.4.1 光学频谱分析仪的数据采集系统 640

§11.4.2 连续扫描光谱仪的控制系统 643

§11.4.3 真空镀膜的温度自动控制系统 647

§11.4.4 智能仪器 650

参考文献 653

索引 655