Applied Laser Spectroscopy (NATO Science Series B pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Demtrc6der, Wolfgang; Inguscio, Massimo; Demtroder, Wolfgang

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:1991-3-31

价格:USD 284.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780306437175

丛书系列:

图书标签:

• Laser Spectroscopy
• Applied Physics
• NATO Science Series
• Spectroscopy
• Laser Applications
• Optical Physics
• Chemical Physics
• Analytical Chemistry
• Materials Science
• Physics

激光光谱学研究的新篇章：揭示物质的精细结构与动态过程 激光光谱学，作为一门融合了激光技术与光谱学原理的前沿科学，正以前所未有的精度和深度，揭示着物质世界的奥秘。它不仅为基础科学研究提供了强大的工具，更在材料科学、生物医学、环境监测、工业过程控制等众多领域开辟了广阔的应用前景。本书集结了该领域最前沿的研究成果和深刻的理论见解，旨在全面展现激光光谱学在解析分子结构、探测原子态、理解化学反应动力学以及表征复杂体系等方面的最新进展。 第一部分：激光光谱技术基础与进展 本部分深入探讨了激光光谱学的核心技术，从基础原理到最新发展，为读者构建了一个坚实的知识框架。 激光器技术的新突破： 激光器的发展是激光光谱学得以蓬勃发展的基石。本书将重点介绍近年来在激光器性能提升方面取得的突破，包括超短脉冲激光（飞秒、阿秒激光）在时间分辨光谱学中的应用，它们能够捕捉到化学键断裂、分子振动、电子跃迁等极快速过程的瞬间细节，为理解反应机理提供前所未有的洞察力。同时，新型波长可调谐激光器的发展，使得精确锁定目标分子或原子光谱线的可能性大大增强，从而提高了选择性和灵敏度。此外，高功率激光器在非线性光谱学研究中的作用也不容忽视，它们能够引发更复杂的非线性光学效应，揭示物质在高场强下的独特行为。 先进的光谱探测方法： 除了激光器的进步，光谱探测技术也在不断革新。本书将详细介绍包括共振增强多光子电离（REMPI）、激光诱导荧光（LIF）、拉曼光谱（包括表面增强拉曼光谱SERS）、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱、光致电子能谱（PES）等在内的多种关键光谱学技术。重点将放在这些技术如何与高精度激光结合，实现对物质的痕量分析、同位素探测、表面性质表征以及三维空间结构的解析。例如，SERS技术通过金属纳米结构极大地增强了分子的拉曼信号，使其能够探测到单分子水平的痕量物质，在食品安全、疾病诊断等领域具有巨大的潜力。 光谱数据处理与分析的智能化： 随着光谱数据的爆炸式增长，高效、准确的数据处理与分析变得至关重要。本书将探讨先进的信号处理技术，如傅里叶变换、小波分析以及机器学习算法在光谱数据去噪、基线校正、峰识别与拟合等方面的应用。特别地，将介绍如何利用多元统计分析方法，如主成分分析（PCA）、偏最小二乘法（PLS）等，从复杂的光谱数据中提取有用的化学信息，实现对混合物的定量分析和化学成分的识别。人工智能（AI）在光谱学领域的应用，例如利用神经网络进行光谱分类、预测和反演，将是本部分的一大亮点，展现了智能化数据分析如何加速科学发现。 第二部分：激光光谱学在基础研究中的应用 本部分将聚焦于激光光谱学如何为物理、化学、生物学等基础科学提供关键的实验手段和理论支持。 原子与分子的精确表征： 激光光谱学是测量原子和分子能级、跃迁频率和谱线宽度的最精确手段之一。本书将深入探讨如何利用激光冷却和囚禁技术，结合高分辨率激光光谱，实现对原子基态和激发态的精确探测，从而检验量子电动力学（QED）等基本物理理论。对于分子而言，激光光谱能够提供详尽的转动、振动和电子能级信息，这些信息是理解分子结构、键合性质、立体化学以及分子间相互作用的基础。例如，利用超高分辨率激光光谱技术，可以实现对分子转动-振动谱的完全解析，进而精确推断出分子的几何构型和动力学参数。 化学反应动力学的瞬态研究： 化学反应的发生往往在极短的时间尺度内完成，理解反应机理的关键在于捕捉反应过程中的瞬态物种及其演化。飞秒和阿秒激光光谱技术是研究化学反应动力学的“高速摄影机”。本书将介绍如何利用泵浦-探测（Pump-Probe）技术，通过泵浦激光激发反应，再用探测激光在不同时间延迟下记录反应中间体和产物的光谱信号，从而实时跟踪反应路径、测量反应速率以及确定活化能等动力学参数。这将为理解自由基反应、光化学反应、酶催化反应等复杂过程提供深刻的见解。 凝聚态物质的电子结构与磁性研究： 激光光谱学在研究固体材料的电子结构、晶格动力学以及磁性方面同样扮演着至关重要的角色。例如，紫外光电子能谱（UPS）和X射线光电子能谱（XPS）可以探测固体表面的电子密度和化学态，而激光诱导的康普顿散射和光致发光（PL）则能揭示材料的带隙结构、激子行为和缺陷态。本书将重点介绍如何利用激光光谱技术，如共振非弹性X射线散射（RIXS）和时间分辨光致发光（TRPL），来研究高温超导体、拓扑材料、磁性纳米材料等新型功能材料的电子行为及其与晶格、磁矩的耦合机制，为设计和开发高性能材料提供理论指导。 生物分子与生命过程的光谱探索： 激光光谱学在生命科学领域的应用正日益广泛。本书将探讨如何利用荧光光谱、共振拉曼光谱、傅里叶变换红外（FTIR）光谱等技术，研究蛋白质的折叠与功能、DNA的结构与损伤、细胞膜的动态变化以及药物在体内的代谢过程。特别地，将介绍一些先进的光谱成像技术，如共聚焦拉曼成像和多光子激发荧光显微镜，它们能够提供高空间分辨率的生物样品光谱信息，用于识别细胞类型、检测生物标志物、追踪药物递送，甚至监测细胞内部的化学环境。 第三部分：激光光谱学在工业与环境领域的应用 本部分将展示激光光谱学在解决实际工业问题和环境监测挑战方面的强大能力。 工业过程监测与控制： 在化工、石化、制药等工业生产过程中，实时、准确地监测反应物、产物和杂质的浓度对于优化工艺、提高产品质量、保障安全至关重要。本书将介绍如何利用在线激光光谱分析技术，如近红外（NIR）光谱、拉曼光谱和激光诱导击穿光谱（LIBS），对生产过程中的关键组分进行非接触式、实时监测。例如，LIBS技术能够快速分析材料的元素组成，在冶金、考古、地质勘探等领域具有广泛应用。在线光谱分析的优势在于能够提供即时反馈，从而实现对生产过程的精确控制和自动化。 材料质量控制与表征： 激光光谱学在材料的质量控制和性能评估方面发挥着关键作用。通过分析材料的光谱特征，可以判断其成分、纯度、晶体结构、表面形貌等关键参数。本书将介绍如何利用各种激光光谱技术，如X射线衍射（XRD）结合激光衍射、扫描电子显微镜（SEM）结合能量色散X射线光谱（EDX）的联用，以及表面等离子体共振（SPR）光谱，来表征半导体器件、聚合物薄膜、陶瓷材料、金属合金等。这些技术能够帮助工程师和科学家快速有效地评估材料的性能，确保其满足设计要求。 环境监测与污染溯源： 随着全球环境问题的日益严峻，对污染物进行精确、灵敏的监测变得刻不容缓。激光光谱学为此提供了高效的解决方案。本书将重点介绍如何利用差分吸收光谱（DOAS）技术，通过探测大气中痕量气体的吸收光谱来测量其浓度，用于监测空气污染物如臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）等。拉曼光谱技术在水质分析中的应用，如检测水中的有机污染物、重金属离子和微生物，也将得到深入探讨。此外，LIBS技术在土壤污染分析、垃圾成分识别等方面的应用，也为环境治理提供了有力支持。 医疗诊断与药物研发： 激光光谱学在医疗健康领域的应用前景广阔。本书将介绍如何利用光谱技术辅助疾病的早期诊断，例如通过分析血液、尿液或呼气中的生物标志物来检测癌症、糖尿病等疾病。激光诱导荧光（LIF）技术在癌症诊断和手术导航中的应用，可以帮助医生更精确地识别病灶。在药物研发方面，光谱学能够用于药物的合成过程监测、纯度鉴定、结构确证以及药物与生物大分子的相互作用研究。 本书汇集了众多国际顶尖科学家在各自领域的研究成果，力求全面、深入地展现激光光谱学这一充满活力和创新精神的学科。通过阅读本书，读者将对激光光谱学的最新进展、核心技术及其在科学研究和实际应用中的巨大潜力有深刻的认识，并能从中获得启发，推动自身领域的研究和发展。

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