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《大电流能量技术与应用》内容简介：随着电力技术的发展，大电流能量技术被广泛用于各个领域，也作为推动社会进步、保持和改善生态环境的尖端技术备受相关专业专家及技术人员的瞩目。《大电流能量技术与应用》从大电流能量技术的基础现象、直流大电流技术、交流大电流技术、脉冲大电流技术、大电流能量现象的高度分析技术、大电流能量测量技术等方面介绍大电流能量处理技术，并就核聚变、能量储存、磁流体发电、大容量加热、高辉度照明、超强磁场产生、超高压应用、高速飞翔体，以及电磁脉冲、电磁推进、放射性废弃物处理等方面阐述大电流能量技术的应用。
《大电流能量技术与应用》涉及的学科有电力学、高压电学、放电学、等离子学、核聚变学、电力电子学、流体力学、高分子化学、金属材料学等，知识覆盖面广，内容新颖，适合于从事相关工作的工程师、研究人员、高等学校教师及研究生等作为专业参考书或教材。
图书简介：现代光电传感技术及其前沿进展 核心主题： 本书聚焦于光电传感技术领域，深入探讨了从基础原理到前沿应用的各个关键环节，旨在为读者提供一个全面、系统且深入的知识体系。全书内容涵盖了光电效应的物理基础、各类先进传感器的设计、工作机制、信号处理方法，以及在工业、医疗、环境监测和智能制造等领域的实际应用案例。 读者定位： 本书主要面向电子工程、光学工程、仪器科学与技术等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及从事光电器件研发、传感器系统集成和技术支持的工程师与科研人员。 --- 第一部分：光电传感技术的基础理论与器件物理 第一章：光电效应与量子基础 本章首先追溯了光电现象的历史发展脉络，重点阐述了光与物质相互作用的量子力学基础。详细介绍了光子能量与电子能级的关系，并深入剖析了内光电效应和外光电效应在半导体材料中的微观机制。内容包括光吸收、载流子产生与复合过程的动力学模型，为理解后续各类光电器件的工作原理奠定了坚实的理论基础。 第二章：核心光电敏感材料 本章系统梳理了当前主流光电传感器中使用的半导体材料体系。对比分析了硅（Si）、锗（Ge）、硫族玻璃以及第三代半导体材料（如砷化镓InGaAs、氮化镓GaN）的带隙结构、载流子迁移率和热稳定性。特别关注了新型钙钛矿材料在光电转换效率方面的突破及其面临的稳定性挑战，为材料选择和器件优化提供了工程参考。 第三章：光电探测器的基本性能指标与建模 本章深入讲解了光电探测器的关键性能参数，包括量子效率（内/外）、响应速度、噪声等效功率（NEP）、动态范围和线性度。建立了描述光电流响应的等效电路模型，并引入了散粒噪声、热噪声和界面缺陷引起的陷阱效应等主要噪声源的分析方法。本章内容侧重于从器件层面进行量化分析和性能预测。 --- 第二部分：主流光电传感器件的结构与工作原理 第四章：光敏电阻与光电二极管 详细介绍了基于PN结、PIN结构的光电二极管的制备工艺、偏置模式（光伏/光导）及其在光通信和光功率测量中的应用。对光敏电阻的原理进行了剖析，重点讨论了其在低速、大面积光照检测中的优势与局限性。 第五章：光电倍增管（PMT）与雪崩光电二极管（APD） 本章着重探讨了高灵敏度光探测技术。对PMT的二次电子发射机制、增益控制和寿命管理进行了详尽的论述。对于APD，则深入分析了载流子倍增过程中的雪崩效率、击穿电压的控制，以及倍增噪声对系统信噪比的影响。 第六章：图像传感器技术：CCD与CMOS 本章是关于光电成像技术的核心章节。全面对比了电荷耦合器件（CCD）和有源像素传感器（CMOS）的架构差异、读出噪声特性和制造成本。对现代CMOS图像传感器的全局快门与卷帘快门技术、像素内光子计数（SPAD阵列）和背照式（BSI）结构进行了深入的解读。 第七章：光电调制器与光栅技术 本章扩展到光信号的产生与调制方面。涵盖了基于电光效应和声光效应的调制器设计，如马赫-曾德尔调制器和布拉格调制器。同时，详细介绍了衍射光栅、全息光栅在光谱分析和波长复用/解复用技术中的应用原理和制造公差要求。 --- 第三部分：光电传感系统的集成与应用 第八章：光电信号的调理与数字化 有效的信号处理是光电系统性能的关键。本章讨论了低噪声前置放大器的设计，包括跨阻抗放大器（TIA）的频率响应优化。随后，深入讲解了模拟数字转换器（ADC）的选择标准（如分辨率、采样率），以及数字域中的滤波技术（如卡尔曼滤波）在去除环境噪声和提高测量精度中的作用。 第九章：激光光源及其与传感器的匹配 光电传感通常需要稳定、可靠的光源。本章分类介绍了半导体激光器（DFB、VCSEL）、光纤激光器和固态激光器的特性。重点讨论了激光二极管的电流驱动、温度控制对波长稳定性的影响，以及如何实现光源与探测器带宽的有效匹配。 第十章：先进光电传感器的前沿应用 本章聚焦于光电技术在交叉学科中的创新应用： 1. 生物医学成像： 探讨了光学相干层析成像（OCT）的基础原理、血管内超声成像的结合，以及基于表面等离子体共振（SPR）的生物分子检测技术。 2. 环境监测： 介绍了利用差分吸收光谱（DOAS）进行大气污染物（如$ ext{NO}_2$、$ ext{O}_3$）的远程遥感技术，以及水中重金属离子的光纤光栅传感应用。 3. 工业检测与计量： 阐述了激光雷达（LiDAR）在三维测绘中的定位精度与抗干扰能力，以及高精度三角测量和干涉测量在自动化生产线中的应用。 第十一章：传感器系统的可靠性与环境适应性 本章从工程实践角度出发，探讨了光电器件在极端环境下的工作可靠性。内容包括封装技术（如气密性封装、真空封装）、热管理策略（散热设计）、抗辐射加固技术以及长期漂移的补偿方法，确保传感器在恶劣工况下长期稳定运行。 --- 结语 本书力求平衡理论深度与工程实用性，通过严谨的数学推导和丰富的实例分析，展现了光电传感技术从微观物理到宏观应用的完整链条。掌握本书内容，读者将能独立完成新型光电传感器的方案设计、器件选型和系统集成工作。
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