气体放电与等离子体及其应用著作丛书：大气压气体放电及其等离子体应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邵涛，严萍 编

图书标签:

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• 大气压等离子体
• 放电物理
• 等离子体物理
• 材料处理
• 表面改性
• 环境工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030457448

版次：1

商品编码：12144522

包装：精装

丛书名： 气体放电与等离子体及其应用著作丛书

开本：16开

出版时间：2015-09-01

用纸：胶版纸

页数：611

字数：770000

正文语种：中文

产品特色

内容简介

　　《气体放电与等离子体及其应用著作丛书：大气压气体放电及其等离子体应用》主要阐述大气压放电等离子体的基础理论、数值模拟、诊断方法、放电特性及等离子体应用等。《气体放电与等离子体及其应用著作丛书：大气压气体放电及其等离子体应用》分三部分，共18章。第一部分基础篇，共5章，介绍等离子体基础和气体放电基本理论、流体数值模拟、粒子模拟、放电非线性和等离子体光谱诊断。第二部分特性篇，共6章，介绍介质阻挡均匀放电、纳秒脉冲弥散放电、表面介质阻挡放电、等离子体射流、合成射流和射频等离子体。第三部分应用篇，共7章，介绍大气压放电等离子体技术在材料表面处理、废水处理、医学应用、流动控制、生物育种、氧化处理、果汁保鲜七个典型领域的应用。
　　《气体放电与等离子体及其应用著作丛书：大气压气体放电及其等离子体应用》适合放电等离子体及其应用领域的科研人员和工程技术人员，以及高等院校相关专业的教师及研究生阅读，也可作为准备从事大气压放电等离子体研究的科技人员和学生了解专业基础的参考用书。

内页插图

目录

序一
序二
前言

第一篇 放电及等离子体基础
第1章 等离子体基础和气体放电理论（欧阳吉庭）
1．1 引言
1．2 等离子体的一般性质
1．2．1 离子密度和电离度
1．2．2 电子温度和离子温度
1．2．3 等离子体的准电中性
1．2．4 等离子体鞘
1．2．5 放电等离子体中的基本过程
1．2．6 带电粒子的迁移和扩散
1．3 气体放电理论
1．3．1 汤生放电理论
1．3．2 流注放电理论
1．3．3 汤生放电与流注击穿之间的过渡
1．4 大气压放电等离子体
1．5 小结
参考文献
第2章 大气压射频气体放电数值模拟（张远涛）
2．1 引言
2．2 常用理论与算法
2．2．1 描述大气压容性射频放电的基本方程
2．2．2 以电流为输人参数的流体模型
2．2．3 以电压为输入参数的流体模型
2．2．4 以功率为输入参数的流体模型
2．2．5 粒子种类与反应集合的选择
2．3 放电物理特性的数值模拟
2．3．1 放电模式及其转化
2．3．2 频率效应与尺度效应
2．3．3 射频微等离子体的结构
2．3．4 脉冲调制射频放电等离子体
2．4 放电化学活性的数值模拟
2．4．1 主要活性粒子的演化特性
2．4．2 活性粒子产生的频率与尺度效应
2．4．3 脉冲调制对活性粒子的影响
2．5 小结
参考文献
第3章 纳秒脉冲放电粒子模拟（李永东刘纯亮）
3．1 引言
3．2 粒子模拟技术
3．2．1 粒子模拟的基本原理
3．2．2 纳秒脉冲放电物理过程的建模方法
3．3 模拟计算与分析
3．3．1 流注放电产生逃逸电子的粒子模拟
3．3．2 纳秒脉冲电晕放电粒子模拟
3．4 小结
参考文献
第4章 大气压介质阻挡放电中的分岔与混沌现象（戴栋）
4．1 引言
4．2 不对称周期一放电
4．2．1 实验装置与步骤
4．2．2 实验结果与分析
4．3 倍周期分岔及通往混沌路径
4．4 准周期态放电
4．5 李雅普诺夫指数计算及混沌现象的判定
4．5．1 李雅普诺夫指数
4．5．2 时间序列最大李雅普诺夫指数的计算方法
4．5．3 小波分解
4．5．4 计算与分析
4．6 结论
参考文献
第5章 脉冲放电等离子体发射光谱诊断（杨德正 王文春）
……
第二篇 放电及等离子体特性
第三篇 放电及等离子体应用

前言/序言

　　等离子体是固体、液体和气体三态以外的物质第四态，主要由电子、离子、原子、分子、活性自由基等组成。从19世纪中叶起，人类开始利用电场和磁场来产生和控制等离子体，当前大气压冷等离子体被广泛应用于臭氧合成、废气处理、辅助燃烧、表面改性、医用灭菌、生物育种等多个领域，已成为研究的热点方向，是集基础研究与应用研究于一体的多学科强交叉的全新研究领域，涵盖物理学、材料学、流体力学、高电压技术、电力电子技术等诸多方向，具有重要的应用预期和广阔的发展前景，其研究成果不仅对民用等离子体技术领域的应用具有重要意义，而且在国防和科学研究中起着重要的作用。
　　目前国内出版的有关气体放电及等离子体方面的书籍相对较少，主要的参考书目是清华大学杨津基于1983年在科学出版社编著出版的国内第一本《气体放电》，复旦大学徐学基和诸定昌于1996年在复旦大学出版社编著出版的《气体放电物理》，以及武占成、张希军和胡有志于2012年在国防工业出版社编著出版的《气体放电》，非常缺乏展现我国大气压放电和等离子体应用方面的最新科技研究成果和发展动态的学术著作。2010-2012年，中国科学院电工研究所连续组织研讨了大气压放电等离子体及应用的学术研讨会。其中，2012年11月5～6日，由中国科学技术协会主办，中国电工技术学会承办的以“大气压放电等离子体关键技术与应用前景”为主题的中国科协第66期新观点新学说学术沙龙在中国科学院电工研究所成功举行。2013年，在多位领域专家的建议和支持下，中国科学院电工研究所组织国内同行编写了《大气压气体放电及其等离子体应用》一书。本书汇集国内14家科研院所在大气压放电等离子体研究领域的研究和应用进展，给相关科技工作者提供一个深入了解国内大气压低温等离子体及其放电应用的窗口，在材料组织和全书编写过程中努力体现以下特色：①内容尽可能全面和系统，力图囊括本领域的基础知识和基本概念；②尽可能汇集近年来国内相关研究单位在大气压放电等离子体领域取得的重大进展和重要成果，并附有参考文献以利于读者追踪；③各章节的编写尽量做到内容前后连贯、结构紧凑，避免概念重复。全书力求通俗易懂并具有资料可查阅性和实用性，以适合放电等离子体及其应用领域的科研人员和工程技术人员阅读，也可作为相关专业学生的教学参考。作者期待以本书作为起点，后续能形成放电等离子体基础研究及在各个应用领域的系列专著性科技丛书。
　　本书借鉴国外等离子体方面书籍的分章著作出版模式，由中国科学院电工研究所邵涛和严萍担任主编，邀请国内有关同行撰写章节。本书在组织材料上，力求做到系统性、准确性、完整性、先进性，各个章节均为作者所著。

气体放电与等离子体及其应用著作丛书 本丛书旨在系统、深入地探讨气体放电与等离子体这一交叉学科的前沿理论、实验技术以及在现代工业、环境科学、生物医学等领域的广泛应用。丛书汇集了该领域资深专家学者的研究成果，力求内容翔实、体系完整、具有重要的学术价值和指导意义。 本丛书收录的图书涵盖了以下关键领域： --- 第一卷：气体放电物理基础与诊断技术 本卷聚焦于气体放电现象背后的基本物理机制，为理解和控制等离子体状态奠定理论基石。 第一章 气体电离与激发过程 详细阐述了电子、离子与中性粒子在电场作用下的碰撞过程，包括弹性碰撞、电离碰撞、激发碰撞的截面研究。重点分析了不同气体组分（如惰性气体、分子气体、混合气体）在不同气压下的能级分布和反应路径。深入探讨了阿瓦尔干放电、汤森放电的启动机制与稳定性条件。 第二章 低温等离子体动力学模型 介绍了描述低温等离子体中粒子输运和能量平衡的理论框架。包括电子能量分布函数（EEDF）的玻尔兹曼方程求解方法，离子迁移率、扩散系数的计算模型，以及等离子体中的空间电荷效应和电位分布。对比了流体力学模型、蒙特卡洛模拟方法在描述复杂放电结构中的适用性与局限性。 第三章 气体放电的诊断技术（光谱学方法） 详述了利用光学发射光谱（OES）技术对等离子体诊断的应用。内容涵盖了如何通过谱线强度、线型展宽、多普勒效应等分析电子温度、离子温度、中性原子/分子密度、以及等离子体中的化学反应活性物质。介绍了激光诱导荧光（LIF）技术在测量激发态粒子密度和空间分布方面的原理与实践。 第四章 气体放电的诊断技术（探针与粒子束方法） 系统介绍了朗缪尔探针（LP）、射频探针、微波反射/吸收法等用于测量电子密度和电子温度的关键技术。探讨了如何在高频、高功率密度放电中克服传统探针测量的局限性。同时，涵盖了利用粒子束技术（如质谱、负离子探测）对放电中性粒子和离子组分的精确分析方法。 --- 第二卷：特殊气体放电与等离子体源 本卷深入研究了在特定气压、电磁场或气体组分下出现的非平衡态放电模式，以及由此发展出的新型等离子体源。 第一章 微观/纳观尺度放电机制 重点分析了在极高频率（如微波频段）或极小空间尺度下（如微放电、介质阻挡放电的微结构）的放电特性。讨论了电子的惯性效应、空间电荷累积与耗散在启动和维持微放电中的作用。 第二章 介质阻挡放电（DBD）的深入研究 全面梳理了介质阻挡放电的物理特性，包括其非均匀性、丝状放电与均匀放电的转换机制。详细分析了介质材料、几何结构对放电形态和等离子体参数的影响。探讨了脉冲高压DBD在产生高活性自由基方面的优势。 第三章 射频与直流耦合等离子体源 阐述了容性耦合等离子体（CCP）和电感耦合等离子体（ICP）的设计原理、等离子体耦合效率和功率耦合机制。重点分析了等离子体鞘层结构、离子能量分布对下游处理过程的影响。介绍了磁场增强等离子体源（如ECR、磁控溅射）的工作原理。 第四章 低温等离子体在表面改性中的应用 本章关注如何利用低温等离子体对材料表面进行刻蚀、沉积和功能化处理。涵盖了等离子体增强化学气相沉积（PECVD）中的反应动力学，以及反应离子刻蚀（RIE）中对材料选择性和深宽比的控制。 --- 第三卷：等离子体在环境与能源领域的应用 本卷聚焦于低温等离子体技术在解决能源危机、环境污染和可持续发展问题中的创新应用。 第一章 等离子体在污染物去除中的应用 详尽分析了非热力学等离子体（如介质阻挡放电、电晕放电）在去除挥发性有机化合物（VOCs）、氮氧化物（$ ext{NO}_x$）、硫氧化物（$ ext{SO}_x$）中的作用机理。重点讨论了等离子体如何高效地产生氧化性自由基（如$ ext{OH}$, $ ext{O}$, $ ext{O}_3$）并与污染物发生反应。 第二章 气体放电与温室气体转化 研究了利用高能电子直接撞击或等离子体中性粒子介导的机制，实现对二氧化碳 ($ ext{CO}_2$) 和甲烷 ($ ext{CH}_4$) 的有效活化和转化。探讨了等离子体在甲烷干重整、$ ext{CO}_2$电催化还原制备合成气或液体燃料中的能耗与效率分析。 第三章 等离子体在燃烧与燃料处理中的前沿应用 讨论了等离子体辅助燃烧技术，包括如何利用电场预处理燃料，改善火焰稳定性、降低污染物排放。研究了等离子体在生物质气化和燃料净化过程中对复杂有机物的解聚和改性作用。 第四章 等离子体在储能和电化学领域的耦合 探讨了等离子体与电化学过程的交叉应用，例如利用等离子体诱导的表面活性提高电极材料的性能，以及在电容器和电池充放电过程中等离子体对电解质界面行为的调控作用。 --- 第四卷：生物医学与材料科学中的等离子体应用 本卷展示了低温等离子体在生命科学、医疗健康和先进材料制备领域展现出的独特优势。 第一章 低温等离子体生物效应与灭菌机理 深入解析了低温等离子体对微生物（细菌、病毒、孢子）的杀灭机制，包括活性氧、活性氮物种的产生、紫外辐射的作用以及电场对细胞膜的物理扰动。对比了等离子体灭菌相对于传统方法的优越性。 第二章 等离子体在生物医学工程中的应用 详细介绍了等离子体处理对生物组织、细胞的非损伤性改性技术。内容包括等离子体在促进伤口愈合、血液凝固、药物输送载体表面功能化、以及诱导细胞凋亡等方面的研究进展。 第三章 等离子体在先进材料制备中的精确控制 聚焦于利用等离子体技术制备具有特定结构和性能的纳米材料和薄膜。例如，等离子体辅助纳米粒子合成、介电弹性体薄膜的沉积与表面处理，以及等离子体在碳基材料（如石墨烯、碳纳米管）功能化中的作用。 第四章 等离子体在精密加工与表面处理中的新发展 介绍了等离子体束流技术在高速、高精度材料加工中的应用，如离子束刻蚀（IBE）和离子注入技术。探讨了如何利用等离子体实现复杂三维结构件的表面强化和涂层制备。 --- 本丛书的特点： 系统性与前沿性并重： 既有扎实的理论基础介绍，又紧密结合当前国际研究热点和最新突破。 跨学科融合： 充分体现了气体放电与等离子体作为平台技术，在物理、化学、工程、生物等领域的多功能性。 内容权威： 严格的同行评议制度，确保了每卷内容的科学严谨性和技术先进性。 本丛书是气体放电与等离子体研究领域的科研人员、工程师、高校师生及相关产业从业人员不可多得的参考工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性真的超乎我的预期，它更像是一本“动手指南”而非纯理论教材。作者非常注重工程实践中的可操作性，这一点从其对各种等离子体源（从微波等离子体到容性耦合放电）的详细结构解析就能看出来。我最近在设计一个小型实验平台，书中关于电源驱动电路的选择、气体配比的初步设定以及安全注意事项的强调，直接解决了我的燃眉之急。它不仅告诉我们现象是什么，更重要的是指导我们如何安全、高效地在实验室或工厂环境中实现并控制这些等离子体。对于那些需要快速将理论转化为实际应用的技术工程师们来说，这本书的价值是无法估量的。它弥补了纯理论书籍在工程实现细节上的空白，是连接科学研究与工业生产之间的一座坚实桥梁。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，简直就是一场对现代材料科学与环境工程领域最新进展的探索之旅。我发现作者在探讨等离子体在污染物降解方面的应用时，展现出了极强的跨学科视野。书中详细分析了活性粒子（如O3、OH自由基）的生成效率与反应路径，并将其与实际的工业废气处理流程相结合，提出了多种优化方案。例如，它对比了等离子体协同催化氧化（PCO）和单独等离子体处理的优劣势，并用量化的指标进行了评估，这对于我们这些关注实际环境效益的人来说，信息量巨大。我特别喜欢其中关于等离子体在薄膜沉积中的应用描述，它巧妙地将真空技术与大气等离子体的优势进行了权衡比较，帮助读者在选择技术路径时做出更明智的决策。这本书的视角非常前沿，完全紧跟国际热点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计深得我心，那种深邃的蓝色调，仿佛直接把我拉入了微观世界的奇妙景象中。我记得第一次翻开它，就被里面精美的插图和清晰的理论推导所吸引。它不像有些教科书那样晦涩难懂，而是用一种非常直观的方式，将那些复杂的物理现象娓娓道来。比如，关于辉光放电的章节，作者通过大量的实验数据和图表，清晰地展示了电场强度、气压与放电模式之间的微妙联系，让我对等离子体的产生机理有了更深刻的理解。更难得的是，作者在介绍基础理论的同时，还穿插了许多工程应用实例，比如高效照明、表面处理等，这使得原本看起来“高冷”的等离子体技术，变得触手可及，充满了实际解决问题的潜力。这本书的排版也非常考究，字体大小适中，注释详尽，即便是初学者也能比较顺畅地阅读和理解，绝对是值得反复研读的专业佳作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常“老派”而又令人信服，它没有太多花哨的修饰，而是依靠扎实的物理图像和逻辑推理来构建知识体系。我感觉自己仿佛在听一位经验极其丰富的老教授在娓娓道来，那种沉稳和自信，让人不由自主地想要跟随他的思路。在关于电弧放电和高功率等离子体处理的部分，作者没有回避高难度区域，反而将其作为重点进行梳理。对于理解瞬态过程和能量耦合机制，这本书提供了非常清晰的框架。它不像某些网络资源那样零散，而是提供了一个完整的知识地图，让你知道每一个知识点在整个学科体系中的位置。尤其是对等离子体鞘层理论的讲解，层次分明，从德拜长度的定义到电势分布的建立，每一步都处理得极为精细，让人感觉对这个基础概念的理解达到了前所未有的清晰度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度令人印象深刻，它更像是一部集大成者的工具书，而不是单纯的入门指南。我尤其欣赏作者在处理复杂流体力学和电动力学耦合问题时的严谨态度。书中对非平衡等离子体的诊断技术进行了详尽的论述，从Langmuir探针的原理、误差分析到更先进的光谱诊断方法，几乎涵盖了所有主流的技术路线。我最近在进行DBD（介质阻挡放电）的研究，书中对不同介质材料下放电特性的影响分析，直接为我的实验参数优化提供了宝贵的参考方向。它不仅仅告诉你“是什么”，更深入地探讨了“为什么会这样”，大量的公式推导虽然挑战阅读者的数学功底，但正是这种对机理的深挖，才保证了结论的可靠性和指导性。对于有一定基础，希望向专业领域迈进的研究者来说，这本书是不可或缺的案头参考。