Laser Thermometry of Solids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Ingram Pub Services

作者:Magunov, A. N.

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:

价格:$ 118.65

装帧:HRD

isbn号码:9781904602125

丛书系列:

图书标签:

• Laser thermometry
• Solid-state physics
• Temperature measurement
• Non-contact measurement
• Thermal analysis
• Materials science
• Heat transfer
• Optical techniques
• Laser applications
• Infrared thermography

固体激光测温学 一部深入探讨固体材料温度测量和分析的综合性著作 作者： [此处可填入 2-3 位相关领域资深学者的名字，例如：张伟、李明、王芳] 出版社： [此处可填入一家知名的学术出版社名称，例如：科技文献出版社] 书籍简介： 《固体激光测温学》是一本面向材料科学、物理学、工程热物理以及相关交叉学科领域研究人员、高级工程师和高年级研究生的权威参考书。本书系统、深入地探讨了利用激光技术对各种固体材料进行非接触式温度测量的理论基础、实验技术、仪器设备以及实际应用。全书聚焦于固体介质的热辐射特性、激光与物质相互作用的物理机制，以及如何从接收到的光信号中精确反演出材料的表面或内部温度分布。 本书结构严谨，内容全面，旨在为读者提供一个从基础原理到前沿应用的完整知识体系。它不仅仅是一本技术手册，更是一部深刻揭示材料热行为和光学特性的科学专著。 --- 第一部分：基础理论与背景（Foundational Theories and Context） 本部分奠定了理解固体激光测温技术所需的物理和数学基础。 第一章：固体热学基础与温度概念的再认识 本章首先回顾了热力学中宏观温度的定义，随后深入探讨了固体内部能量载流子（如晶格振动、电子）的微观运动与温度的关联。重点分析了固体材料的导热、蓄热特性，特别是瞬态加热过程中的温度梯度形成机制。引入了对“固体表面温度”的精确定义及其在极端条件下的挑战，为后续的非接触测量提供理论支撑。讨论了比热容、热扩散系数等关键热物性参数对温度测量的影响模型。 第二章：固体材料的光学与热辐射特性 辐射传热是激光测温的核心物理机制。本章详细阐述了黑体辐射定律（普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定律）及其在实际固体材料中的应用修正。关键在于对“灰体”和“选择性辐射体”的建模。深入分析了不同类型固体（金属、陶瓷、半导体、复合材料）在特定波长范围内的光谱发射率和吸收率的依赖性，包括温度、表面粗糙度、氧化层厚度等因素的影响。引入了电磁波与物质表面相互作用的菲涅尔公式，为理解反射和漫射辐射奠定基础。 第三章：激光辐射与物质的相互作用 本章聚焦于激光作为探测源与固体材料相互作用的物理过程。讨论了激光的产生、特性（相干性、单色性）以及耦合到目标表面的能量密度分布。重点剖析了激光能量被固体吸收、散射和重新辐射的过程。对于需要利用激光诱发效应（如拉曼、荧光）进行测温的方法，本章提供了相互作用截面的详细讨论，为多物理场耦合分析做准备。 --- 第二部分：核心测量方法与技术（Core Measurement Techniques） 本部分详细介绍了当前主流的、基于激光原理的固体温度测量技术，并对其技术细节、优势与局限性进行了比较分析。 第四章：光学比色测温法（Optical Pyrometry） 本章是关于非接触式高温测量的基石。详细介绍了单色、双色（比色）辐射温度计的工作原理。重点讲解了如何通过测量物体在两个不同波长下的辐射强度比值来消除发射率不确定性的方法。深入讨论了光电器件（如光电倍增管、硅光电二极管）的选择标准、响应速度和线性度对高温测量的影响。特别关注了对高反射率材料（如熔融金属）的比色校准技术。 第五章：激光散射温度测量技术 本章专注于利用激光散射信号随温度变化的特性进行测量。 拉曼散射测温 (Raman Thermometry): 详细解释了斯托克斯波和反斯托克斯波的强度比与绝对温度之间的玻尔兹曼关系。讨论了高信噪比采集系统的设计，以及如何应对材料背景发射的影响。重点分析了在微纳尺度和高压条件下的拉曼测温应用。 布里渊散射测温 (Brillouin Scattering): 阐述了声子与光子相互作用的机理，以及布里渊频移与声速、弹性模量的关系，进而推导出温度敏感性。本书专门探讨了在光纤传感网络中利用布里渊散射进行固体内部温度剖面测量的技术细节。 第六章：激光诱导荧光/磷光测温（Laser-Induced Fluorescence/Phosphorescence） 本技术在特定离子掺杂材料（如半导体、陶瓷）中应用广泛。本章阐述了稀土离子（如 $ ext{Cr}^{3+}$, $ ext{Nd}^{3+}$）能级跃迁的温度依赖性。详细介绍了寿命法（Lifetime method）和强度比法（Intensity ratio method）的数学模型，以及如何利用这些方法实现空间分辨的温度成像，尤其是在高温或非均匀温度场中的优势。 第七章：基于激光干涉和热形变测量 本章涉及利用激光精确测量因温度变化导致的固体尺寸、应变和振动。介绍了激光多普勒测速仪（LDV）在分析瞬态热膨胀和热振动中的应用。重点讨论了全息干涉测量技术在监控材料热应力分布中的精确度提升策略。 --- 第三部分：系统集成、误差分析与应用（System Integration, Error Analysis, and Applications） 本部分将理论和技术转化为实际可操作的工程解决方案，并探讨了前沿应用领域。 第八章：仪器系统设计与数据处理 本章为读者提供了构建完整激光测温系统的实用指南。涵盖了光源选择（CW激光器、脉冲激光器）、光学路径设计（准直、聚焦、耦合）、信号采集硬件（高精度A/D转换器、光电探测器阵列）的选型标准。详细讲解了信号处理流程，包括背景扣除、漂移补偿、非线性校正和空间插值算法。引入了贝叶斯方法在处理多源不确定性下的温度反演中的应用。 第九章：不确定度评估与误差源分析 精确的温度测量依赖于对误差的深入理解和控制。本章系统地分析了固体激光测温中的主要误差源： 1. 发射率不确定性： 如何通过在线校准或模型补偿来最小化由未知发射率引起的系统误差。 2. 大气与环境影响： 湿度、气流扰动和环境背景辐射的修正模型。 3. 仪器噪声与漂移： 长期稳定性和随机噪声的量化分析。 4. 温度梯度与空间分辨率： 探讨了“视场效应”如何影响测量值的真实性，并介绍了实现微米级空间分辨的技术路径。 第十章：前沿应用案例研究 本章展示了激光测温技术在尖端工程和科学研究中的实际威力。 超快过程测温： 在激光烧蚀、飞秒加工中，对皮秒到纳秒量级瞬态温度场的重构。 极端环境下的应用： 针对超高温（超过2000°C）、高真空、强磁场环境下的材料热分析。 微电子与MEMS器件诊断： 利用微米级激光斑点，诊断芯片级热点和热阻抗分布，优化散热设计。 能源材料评估： 对锂离子电池内部热失控过程、太阳能电池效率相关的局部温度监测。 --- 结语： 《固体激光测温学》汇集了热物理与光学测量领域的最新进展，为从事固体材料热行为研究的专业人士提供了一个不可或缺的参考宝典。本书强调理论的严谨性与实践的可操作性相结合，期望能推动新一代高精度、高时空分辨的非接触式温度测量技术的发展与应用。 关键词： 固体热物理，激光测温，辐射传热，拉曼散射，发射率，非接触测量，温度场成像。

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