納米成像導論

目錄
序
第1章 概論 1
1.1 背景簡介 1
1.2 光學顯微納米成像技術及其局限性 1
1.3 電子顯微納米成像技術及其局限性 2
1.4 X射線顯微納米成像技術及其局限性 3
1.5 三維納米成像在其他三類成像模式中的應用 4
第2章 納米成像基礎 9
2.1 引言 9
2.2 納米成像中的基本概念 9
2.2.1 點擴展函數及其傅里葉變換 10
2.2.2 極限分辨率 11
2.2.3 圖像對比度 13
2.2.4 噪聲 15
2.3 樣品中的納米結構與圖像信息載體之間的相互作用 16
2.4 納米成像原理 19
2.4.1 點掃描模式下的納米成像原理 20
2.4.2 寬場模式下的納米成像原理 20
2.4.3 圖像信息載體的相干性及其對圖像構成的影響 22
2.4.4 探測量子效率 25
2.5 實現納米成像需要解決的基本問題 33
2.5.1 圖像信息載體及特定要求 33
2.5.2 主要納米成像方式及相關成像系統(tǒng) 34
2.5.3 圖像采集系統(tǒng) 35
2.5.4 圖像處理方法 38
參考文獻 45
第3章 三維結構納米成像 48
3.1 基于電子束的三維結構納米成像 48
3.1.1 電子顯微鏡基礎——物質波和電子透鏡 48
3.1.2 透射電子顯微鏡 50
3.1.3 三維電子顯微成像技術 56
3.1.4 掃描透射電子顯微鏡 59
3.2 基于X射線束的三維結構納米成像 61
3.2.1 基于波帶片的X射線三維納米成像 61
3.2.2 基于納米束斑或光柵的X射線三維納米分辨相襯成像 78
3.2.3 X射線相干衍射顯微成像 83
3.3 核磁共振三維納米成像 100
3.3.1 核磁共振力三維納米成像 100
3.3.2 光探測磁共振成像 105
參考文獻 111
第4章 形貌納米成像 118
4.1 掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡 118
4.1.1 掃描隧道顯微鏡 119
4.1.2 原子力顯微鏡 123
4.2 近場光學顯微鏡 125
4.3 掃描電子顯微鏡 134
4.3.1 掃描電子顯微鏡中電子與樣品的相互作用 135
4.3.2 掃描電子顯微鏡的構成特點 138
參考文獻 143
第5章 熒光納米成像 148
5.1 引言 148
5.2 結構光照明納米成像 151
5.2.1 二維納米成像 151
5.2.2 三維納米成像 158
5.3 受激輻射耗盡和基態(tài)耗盡三維納米成像 166
5.3.1 基本工作原理 166
5.3.2 三維納米成像 172
5.4 單分子定位三維納米成像 177
5.4.1 成像原理 177
5.4.2 軸向納米分辨方法 184
5.4.3 三維納米成像 189
5.5 超分辨光學漲落成像 191
5.5.1 SOFI工作原理 191
5.5.2 SOFI方法的*新進展 195
5.6 全內反射熒光納米成像 197
5.6.1 工作原理 198
5.6.2 TIRFM裝置 200
5.6.3 TIRFM應用 205
5.7 熒光材料及其特異性標記方法 206
5.7.1 熒光材料 206
5.7.2 熒光探針對目標蛋白的特異性標記方法 211
5.7.3 小分子物質進入細胞膜的方式 214
參考文獻 216
第6章 非標記光學納米成像 223
6.1 基于拉曼譜的超分辨成像 223
6.1.1 SERS納米成像 224
6.1.2 SERS產生機制 225
6.1.3 SERS襯底及其制作 226
6.1.4 SERS納米成像及其應用 228
6.2 紅外超分辨成像 235
6.2.1 表面紅外超分辨成像 235
6.2.2 超分辨三維紅外顯微成像 240
6.3 CARS納米成像 244
6.3.1 CARS原理 246
6.3.2 超寬帶CARS獲取 251
6.3.3 CARS超分辨成像 260
6.4 基于超振蕩的光超分辨成像 277
6.4.1 超振蕩的數學表述 278
6.4.2 超振蕩的量子力學描述 280
6.4.3 超振蕩無衍射光束及其應用 288
6.4.4 基于超振蕩透鏡的光學顯微鏡 293
6.4.5 突破衍射極限的遠場實時成像的光學超顯微鏡 295
6.4.6 超振蕩的超衍射結構光顯微成像 299
參考文獻 302
第7章 動態(tài)納米成像 309
7.1 引言 309
7.2 動態(tài)納米成像基礎 310
7.2.1 動態(tài)納米成像分類 310
7.2.2 描述動態(tài)納米成像的主要參數 313
7.2.3 相關技術基礎 314
7.3 基于電子束的動態(tài)顯微術 322
7.3.1 引言 322
7.3.2 頻閃顯微術 323
7.3.3 單次電子顯微術 333
7.4 基于X射線的動態(tài)顯微術 336
7.5 熒光壽命納米成像 339
7.5.1 基于STED方法的熒光壽命納米成像 341
7.5.2 基于單分子定位方法的熒光壽命納米成像 342
7.6 粒子/分子追蹤技術 343
7.6.1 細胞內動態(tài)目標的運動特性 343
7.6.2 單粒子追蹤 344
7.6.3 多分子/粒子追蹤 347
7.7 活細胞動態(tài)納米成像 349
7.7.1 成像條件對活細胞的影響 349
7.7.2 獲取動態(tài)過程時序分幅圖像的方法 351
7.7.3 活細胞納米成像方法 353
參考文獻 358
第8章 光學功能納米成像 364
8.1 功能納米成像概述 364
8.1.1 功能成像 364
8.1.2 功能納米成像及分類 365
8.1.3 功能納米成像參數及成像方法概述 366
8.2 分子拉曼譜功能納米成像 367
8.2.1 現代拉曼譜學概述 368
8.2.2 拉曼散射譜學理論 372
8.2.3 不同種類分子拉曼譜盲源分離有關方法及應用 384
8.3 分子質譜功能納米成像 413
8.3.1 高性能分子質譜儀 413
8.3.2 納米束斑脈沖離子槍 416
8.3.3 分子質譜功能納米成像系統(tǒng) 417
8.3.4 分子質譜功能納米成像的應用 422
8.4 FRET功能納米成像 424
8.4.1 FRET原理 424
8.4.2 FRET測量 427
8.4.3 單分子熒光共振能量轉移 440
參考文獻 444
結語 446
附錄一 牛憨笨院士生平 447
附錄二 中英文術語對照 451
致謝 454
彩圖