Spectroscopy, Dynamics and Molecular Theory of Carbon Plasmas and Vapors pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:L醩zl? Nemes (EDT)/ Irle, Stephan (EDT)

出品人:

页数:524

译者:

出版时间:

价格:1066.00 元

装帧:

isbn号码:9789812837646

丛书系列:

图书标签:

• Spectroscopy
• Plasma Physics
• Molecular Dynamics
• Carbon Plasmas
• Carbon Vapors
• Molecular Theory
• Plasma Spectroscopy
• Vapor Phase
• Chemical Physics
• Computational Chemistry

好的，这是一份针对一本名为《Spectroscopy, Dynamics and Molecular Theory of Carbon Plasmas and Vapors》的图书的图书简介，内容详实，侧重于该领域的重要研究方向，但不涉及该书的实际内容： --- 图书名称：Spectroscopy, Dynamics and Molecular Theory of Carbon Plasmas and Vapors 主题领域： 等离子体物理、分子光谱学、高温化学、材料科学 目标读者： 高级本科生、研究生、研究人员及工业界专业人士 --- 领域概述与研究背景 碳等离子体和碳蒸汽是理解极端环境现象、前沿能源技术和先进材料制造过程中不可或缺的研究对象。从恒星大气中的碳物种丰度，到工业等离子体刻蚀、化学气相沉积（CVD）中的碳物种行为，再到核聚变反应堆内部的材料侵蚀，碳基等离子体和蒸汽的性质直接决定了宏观过程的效率和产物特性。 本领域的核心挑战在于，在高温、高能或低密度条件下，碳原子、自由基和复杂分子（如富勒烯、石墨烯前驱体）的形成、演化、辐射特性以及它们在气相和固相之间的相互作用机制尚未被完全揭示。深入理解这些微观过程，要求我们整合先进的光谱诊断技术、时间分辨的动力学研究方法以及精确的量子化学计算。 关键研究议题：光谱学基础 碳等离子体和蒸汽的研究高度依赖于精确的光谱表征。这是确定等离子体组分、电子温度、离子密度以及能量分布的“金标准”方法。 1. 辐射源识别与定量分析： 在碳等离子体中，光谱信号源自电子激发态原子（如C I, C II）、离子（C$^+$, C$^{2+}$）以及各种碳氢/碳氧自由基（如CN, C$_2$, CO）。对这些物种的能级结构、跃迁概率（Einstein A系数）的精确掌握至关重要。通过分析发射光谱（如紫外、可见和近红外区域的谱线），研究人员可以反演等离子体的电子密度和温度分布。在碳蒸汽研究中，吸收光谱，特别是真空紫外（VUV）光谱，用于探测基态物种的浓度，这对于理解气相中碳沉积前驱体的有效性至关重要。 2. 等离子体诊断技术前沿： 光谱诊断不仅仅局限于简单的强度测量。例如，激光诱导荧光（LIF）技术能够实现对特定能级选择性激发，从而精确反演出特定物种的截面和动力学速率常数。此外，汤姆孙散射（Thomson Scattering）是测量电子温度和密度的直接方法，但在复杂化学背景下的应用需要对碳物种散射截面的精确建模。斯托克斯/反斯托克斯拉曼散射在研究碳蒸汽中的分子振动和转动结构中扮演关键角色，为解析凝聚相形成前的分子团簇提供了窗口。 关键研究议题：动力学与反应路径 等离子体中的碳物种并非静止不变，它们处于一个快速演化的化学反应网络之中。理解这些动力学过程是控制等离子体稳定性和产物选择性的关键。 1. 激发态的弛豫与碰撞猝灭： 在等离子体条件下，激发态原子和分子通过辐射跃迁或与电子/中性粒子碰撞而弛豫。对这些猝灭过程截面的测量或计算，直接影响到光谱强度与粒子密度之间的关系。特别是对于高激发态的碳离子，它们的寿命极短，其动力学研究对于理解能量输运至关重要。 2. 气相反应机理： 碳等离子体中的化学反应是多通道、高竞争性的。例如，碳原子与氢气（H$_2$）或甲烷（CH$_4$）的反应路径，决定了在薄膜生长过程中是否产生理想的碳网络结构，或是否存在不希望的副产物沉积。研究需要关注离子-分子反应、自由基的复合反应，以及这些反应速率常数对温度和密度的依赖性。 3. 凝聚态前驱体演化： 当碳蒸汽冷却时，碳物种倾向于聚集成更大的团簇，最终形成纳米颗粒或薄膜。这一过程的动力学，特别是碳簇核化和生长的速率，受到等离子体中活性自由基浓度分布的强烈影响。动力学研究需要跨越从原子/分子尺度到介观尺度的多尺度建模。 关键研究议题：分子理论与计算建模 实验测量的复杂性，特别是对于难以直接探测的反应中间体和高能态的探测，使得理论计算成为不可或缺的工具。 1. 从头算（Ab Initio）与密度泛函理论（DFT）： 精确计算碳物种（包括单原子、双原子分子如C$_2$, C$_3$以及简单的碳氢化合物）的基态和激发态势能面是基础工作。理论模型必须准确描述碳原子之间或碳与反应物之间的弱相互作用（范德华力）以及高能反应的势垒。 2. 谱学参数的理论预测： 量子化学计算用于预测光谱参数，如振动常数、转动常数、偶极矩、以及最关键的跃迁概率。这些参数直接输入到光谱反演模型中，以弥补实验数据在特定波段或特定物种上的不足。 3. 动力学模拟： 分子动力学（MD）模拟和蒙特卡洛方法被用于模拟碳蒸汽中分子团簇的形成过程，或在反应器尺度上对等离子体中的物种传输和反应进行耦合模拟。理论模型的目标是建立一个能够准确预测特定输入参数（如功率、气压）下产物分布和反应速率的统一框架。 总结 对碳等离子体和蒸汽的研究是一个多学科交叉的前沿领域。它要求研究者不仅精通光谱学和等离子体物理的实验技术，还需具备高水平的理论化学和计算建模能力。理解碳物种在极端条件下的行为，是推动下一代先进碳材料（如高性能复合材料、碳基能源存储器件）开发和优化等离子体工艺流程（如半导体制造、等离子体火箭推进）的关键所在。

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