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序 1

第一章　低温下材料的物理性质与测试技术 1

1.0　引言 1

目次 1

1.1　低温基础技术 2

1.1.1　低温液体的性质和使用 2

前言 3

1.1.2　低温液体的贮存和输送 5

1.1.3　小型制冷机 7

1.2　低温恒温器 11

1.2.1 高真空绝热恒温器 11

1.2.2　减压降温恒温器 12

1.2.3　漏热恒温器 13

1.2.5　制冷机冷却的低温恒温器 14

1.2.4　连续流恒温器 14

1.2.6 PPMS简介 15

1.3　材料低温物性的实验研究与测试技术 16

1.3.1　材料的电特性与直流测量 17

1.3.2　材料的磁特性与交流测量 18

1.3.3　低温温度控制与自动化 20

1.3.4　测量过程自动化 21

1.4　材料的低温物性与测试技术实验内容和安排 23

1.4.1 实验目的与要求 23

1.4.2　本实验提供的技术条件 24

1.4.3　实验安排 24

1.4.4　实验内容 25

附录 26

参考文献 29

第二章　薄膜制备和性能测试 30

2.0　引言 30

2.1　真空科学和技术 31

2.1.1 气体分子运动论的基本公式 31

2.1.2　气体输运和泵抽速 34

2.1.3　真空泵 37

2.1.4　真空系统 43

2.2　真空蒸发镀膜的物理基础 45

2.2.1　蒸发速率 45

2.2.2　合金蒸发 46

2.2.3　多元化合物（氧化物）的蒸发 48

2.2.4　薄膜的厚度均匀性和纯度 49

2.3　溅射工艺 51

2.3.1　等离子体的物理基础 52

2.3.2　溅射物理 55

2.3.3　直流（DC）溅射 57

2.3.4　射频（RF）溅射 60

2.4　ITO薄膜及其制备 62

2.4.1　ITO膜的基本性质 62

2.4.2　蒸发法制备ITO膜 65

2.4.3　溅射法制备ITO膜 68

2.5　薄膜的电学和光学特性及其测量 71

2.5.1 ITO薄膜的电学特性及其测量 71

2.5.2　ITO薄膜的光学特性及其测量 78

2.6　实验安排 90

2.6.1　制样及其薄膜性能测试条件 90

2.6.2　实验步骤 91

参考文献 93

第三章　光学相干性实验 96

3.0　引言 96

3.1　光学相干性 97

3.1.1 单色和非单色光的干涉条纹 97

3.1.2　扩展光源对干涉条纹的影响 104

3.1.3　干涉条纹清晰程度的描述 107

3.1.4　互相干函数 110

3.2　光学相干性实验原理和方法 118

3.2.1 光学相干性实验原理 118

3.2.2　光学相干性实验方法 119

3.3　光学相干性系列实验 128

3.3.1　全息双频光栅参数测量 128

3.3.2　空间相干性实验 130

3.3.3　时间相干性实验 132

3.3.4　透镜像差的测量 134

3.3.5　光栅自成像效应 136

参考文献 139

第四章　激光技术及强激光与物质相互作用实验 140

4.0　引言 140

4.1　高功率激光的获得 141

4.1.1 固体（Nd:YAG）激光振荡原理 141

4.1.2 固体激光调Q原理 146

4.1.3 固体（Nd:YAG）激光放大（行波放大）原理 156

4.2　强激光与物质相互作用基本过程 158

4.2.1 高功率激光与非线性晶体（KTP）相互作用的倍频原理与技术 158

4.2.2　强激光与金属相互作用的热效应和冲击力学效应 162

4.3.1 总体实验光路的构成 164

4.3　激光技术及强激光与物质相互作用实验内容 164

4.3.2　激光实验光路的调整方法 165

4.3.3　激光参数的测试方法及仪器 167

4.3.4 实验内容 168

参考文献 175

第五章　光的力学效应系列实验 177

5.0　引言 177

5.1　光的线性动量及其力学效应 179

5.1.1 光的动量 179

5.1.2　梯度力与散射力 180

5.1.3　光学陷阱 183

5.1.4　光镊—单光束梯度力光阱 185

5.2　光的自旋角动量及其力学效应 188

5.2.1 光的角动量与光致旋转 188

5.2.2 自旋角动量的传递与扭力矩 189

5.2.3　影响光致旋转效应的因素 192

5.3　光镊微操作系统与技术 195

5.3.1　光镊微操作系统基本构造 195

5.3.2　光镊的横向操控与纵向操控 197

5.3.3　显微动态过程的观测和记录 197

5.3.4　微粒的微小位移的测量 199

5.3.5　光阱力的测量 200

5.3.6　光阱刚度的标定 201

5.3.7　光镊中光致旋转实验的基本设备 202

5.4　光的力学效应系列实验 204

5.4.1　光的线性动量的力学效应 204

5.4.2　光的自旋角动量产生的力学效应 209

5.5　展望光镊技术的应用前景 213

参考文献 214