電磁輻射的等離子體散射：理論與測量技術（原書第二版）

目錄
譯者序
前言
致謝
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 等離子體 2
1.3 單位制 5
1.3.1 高斯單位制 5
1.3.2 SI單位制 6
1.3.3 單位電荷q的麥克斯韋方程和洛倫茲力 6
1.4 等離子體中的特征長度和特征時間 7
1.5 等離子體對電磁輻射的散射 8
1.6 運動電荷的輻射 8
1.7 電磁波對電荷的加速 11
1.7.1 無外力作用時的低速電荷 11
1.7.2 無外力作用時的高速電荷 14
1.7.3 有外力作用時的低速電荷 15
1.7.4 在外加磁場下的高速電荷 15
1.8 本書中用于計算的一般約束條件 16
1.8.1 輻射與等離子體的宏觀相互作用 16
1.8.2 一般限制 17
1.8.3 非集體性譜和集體性譜 18
習題 19
奇數(shù)習題答案 20
第2章 散射功率譜 26
2.1 譜密度函數(shù)S(k，w) 26
2.1.1 集合平均 26
2.1.2 電子密度的漲落ne(k，w) 26
2.1.3 S(k，w)的定義 27
2.2 等離子體的動力學方程 28
2.2.1 克利蒙托維奇方程 28
2.2.2 近平衡態(tài)等離子體的碰撞 30
2.3 散射功率[Ps(k，ws)] 31
2.3.1 通解[Ps(R，ws)] 31
2.3.2 低溫等離子體(v/c)＜＜1 134
2.3.3 高溫等離子體(v/c)2＜＜1 135
2.3.4 S(k，w)傅里葉-拉普拉斯變換和碰撞 36
習題 37
奇數(shù)習題答案 37
第3章 等離子體理論中的散射譜 38
3.1 引言 38
3.2 B=0和v=0時ne(k，w)的推導 39
3.2.1 基本方程 39
3.3 電子密度漲落ne(k，w) 40
3.3.1 項 42
3.3.2 第二項 43
3.3.3 第三項 43
3.4 無碰撞等離子體的譜密度函數(shù)S(k，w) 43
3.4.1 任意函數(shù) 43
3.5 熱等離子體的散射功率 44
3.5.1 完全相對論功率譜 45
3.5.2 二階ˉ 47
3.6 關于各種初始條件影響的討論 48
3.6.1 電荷初始條件 48
3.6.2 非平衡初始條件 50
3.7 對于碰撞等離子體B=0的S(k，w) 50
3.7.1 任意分布函數(shù) 50
3.7.2 具有麥克斯韋速度分布的解 52
3.8 漲落-耗散理論的散射譜S(k，w) 54
習題 55
奇數(shù)習題答案 56
第4章 非集體性散射 60
4.1 引言 60
4.2 散射頻率中多普勒頻移的來源 62
4.3 對β的一階項和二階項的比較 66
4.4 有限渡越時間效應 67
4.5 熱力學平衡下的等離子體非集體性散射 68
4.5.1 散射功率的頻譜 68
4.5.2 微分散射截面 69
4.5.3 波長譜 69
4.5.4 實驗上的應用 70
4.5.5 光子散射率 72
4.5.6 非對稱分布函數(shù) 73
4.5.7 電子溫度的測量 73
4.5.8 磁聚變等離子體的電子溫度測量 73
4.6 磁化等離子體的非集體性散射 77
4.6.1 單電子的散射功率 78
4.6.2 熱力學平衡下磁化等離子體的非集體性散射 78
4.7 散射譜 80
4.7.1 精細結構 80
4.7.2 精細結構分辨率 80
4.7.3 譜包絡 81
4.7.4 磁場強度的測量 82
4.8 等離子體磁場方向測量 83
習題 85
奇數(shù)習題答案 86
第5章 等離子體的集體性散射 89
5.1 引言 89
5.2 S(k，w)，麥克斯韋分布函數(shù) 90
5.2.1 高頻 92
5.2.2 低頻 92
5.3 S(k，w)，薩普陀近似 93
5.3.1 電子分量-薩普陀近似 93
5.3.2 離子分量-薩普陀近似 93
5.3.3 完整的譜密度函數(shù)-薩普陀近似 94
5.3.4 電子等離子體共振 94
5.3.5 離子聲波共振 94
5.3.6 電子與離子的相對漂移 95
5.4 實驗應用 97
5.4.1 實驗原理 98
5.4.2 電子等離子體波 99
5.4.3 離子聲波 103
5.5 碰撞等離子體 108
5.5.1 電子等離子體共振 108
5.5.2 離子聲波共振 110
5.6 總散射截面 112
5.6.1 薩普陀近似 112
5.6.2 任意的Te/Ti 113
5.6.3 流體模型 114
習題 116
奇數(shù)習題答案 118
第6章 散射實驗的約束條件 125
6.1 引言 125
6.2 源的選擇 125
6.2.1 X射線探針的要求 125
6.3 散射角的選擇 128
6.3.1 寄生輻射 129
6.3.2 散射角Δθ的范圍 131
6.4 信噪比 131
6.4.1 量子統(tǒng)計噪聲 131
6.4.2 單脈沖信號的測量 132
6.4.3 多脈沖的測量平均值 132
6.4.4 等離子體噪聲 132
6.5 散射功率與軔致輻射功率之比 134
6.5.1 軔致輻射 134
6.5.2 散射功率與軔致輻射功率之比 135
6.5.3 散射功率和軔致輻射功率之比的有趣特征 .135
6.5.4 線輻射 137
6.5.5 同步檢波 138
6.6 入射波束對等離子體的影響 139
6.6.1 引言 139
6.6.2 經(jīng)典碰撞損耗 140
6.6.3 庫侖碰撞 141
6.6.4 量子力學效應 142
6.6.5 中性粒子的碰撞和電離 142
6.6.6 集體效應 143
6.7 探測器 144
6.7.1 光電子探測器 144
6.7.2 熱探測器 146
6.7.3 X射線探測器 149
6.7.4 等效噪聲功率 151
6.7.5 克服背景噪聲的外差和零差法 152
習題 157
奇數(shù)習題答案 159
第7章 光學系統(tǒng) 161
7.1 引言 161
7.2 光譜儀的一般屬性：儀器函數(shù) 162
7.2.1 單色譜 163
7.2.2 分辨能力 163
7.2.3 寬輸入譜 163
7.3 衍射光柵光譜儀：理論 164
7.3.1 介紹性說明 164
7.3.2 儀器函數(shù) 166
7.3.3 時間儀器函數(shù) 167
7.4 光譜儀：圖像解析器與應用 168
7.4.1 光柵光譜儀 168
7.4.2 晶體光譜儀 170
7.4.3 舉例 171
7.5 法布里-珀羅標準具：理論 173
7.6 法布里-珀羅標準具光譜儀：圖像解析器與應用 176
7.6.1 典型的光譜儀 176
7.6.2 圖像解析器與多標準具系統(tǒng) 178
7.6.3 舉例 179
7.6.4 干涉濾波器 180
7.7 校準與對準 181
7.7.1 瑞利散射 181
7.7.2 拉曼散射 183
7.7.3 電子回旋加速器輻射截止數(shù)據(jù) 184
7.7.4 微湍流與相干波的集體性散射系統(tǒng)的校準 .185
7.7.5 散射體積與對準 189
7.8 典型的集體性散射實驗裝置與一些考慮 189
7.8.1 實驗裝置 189
7.8.2 參數(shù)選擇與散射體積定義 191
習題 193
奇數(shù)習題答案 194
第8章 湯姆孫散射技術 196
8.1 引言 196
8.1.1 一些有趣的技術 197
8.2 前向散射、相位閃爍成像與相位對比成像 204
8.3 來自驅動(非熱)波的湯姆孫散射 212
8.4 直接前向湯姆孫散射 214
8.5(w，k)-分辨湯姆孫散射 216
8.6 受激拉曼散射的亞皮秒時間分辨湯姆孫散射 217
8.7 多離子聲速湯姆孫散射用于探測(Te，ne) 218
第9章 工業(yè)等離子體與高能離子散射 221
9.1 工業(yè)與其他的低溫等離子體 221
9.2 高能離子的散射 228
9.2.1 快離子分布函數(shù) 228
9.2.2 快離子散射 229
9.2.3 ITER的實驗數(shù)據(jù)和計劃 231
9.3 燃燒等離子體 235
9.3.1 磁聚變 235
9.3.2 為ITER提出的其他系統(tǒng)示例 236
9.3.3 慣性聚變 236
習題 241
奇數(shù)習題答案 242
第10章 磁化等離子體的散射 245
10.1 引言 245
10.1.1 動力學方程 245
10.1.2 有用的恒等式 246
10.2 譜密度函數(shù)S(k，w)的計算 247
10.2.1 密度漲落的計算 247
10.2.2 縱向近似 249
10.2.3 非磁化離子 250
10.3 S(k，w)，麥克斯韋分布函數(shù) 251
10.3.1 非磁化離子 252
10.4 碰撞磁化等離子體 253
10.4.1 任意分布函數(shù) 253
10.4.2 麥克斯韋分布函數(shù) 254
10.5 橫向模式 255
10.6 磁化譜的一般特征 257
10.6.1 參數(shù) 257
10.6.2 極限情況 259
10.7 總散射截面ST(k) 259
10.8 高頻譜 262
10.8.1 262
10.8.2 265
10.9 低頻譜 268
10.9 268
10.9.2 268
習題 270
奇數(shù)習題答案 270
第11章 X射線湯姆孫散射 272
11.1 概述 272
11.2 X射線散射關系式 273
11.3 X射線散射實驗 276
11.4 應用 281
習題 287
奇數(shù)習題答案 291
第12章 不穩(wěn)定等離子體的散射 293
12.1 引言 293
12.1.1 不穩(wěn)定等離子體 293
12.1.2 增強散射 293
12.1.3 不穩(wěn)定性尺度 295
12.2 微觀不穩(wěn)定性理論 295
12.2.1 基本方程 295
12.2.2 不穩(wěn)定性的產(chǎn)生 296
12.2.3 不穩(wěn)定性的初始演化 298
12.2.4 準線性理論 298
12.2.5 弱湍流 299
12.2.6 強湍流 299
12.3 臨界穩(wěn)定等離子體散射 300
12.3.1 漂移不穩(wěn)定性的產(chǎn)生 300
12.3.2 離子-聲波不穩(wěn)定性的觀測 301
12.4 弱不穩(wěn)定等離子體的散射 303
12.4.1 波束-等離子體不穩(wěn)定性 303
12.4.2 不穩(wěn)定波束-等離子體系統(tǒng)散射 303
12.5 激波前沿微湍流的散射 304
12.5.1 引言 304
12.5.2 實驗 305
12.6 磁約束等離子體的不穩(wěn)定性 308<>