纳米成像导论

目录
序
第1章 概论 1
1.1 背景简介 1
1.2 光学显微纳米成像技术及其局限性 1
1.3 电子显微纳米成像技术及其局限性 2
1.4 X射线显微纳米成像技术及其局限性 3
1.5 三维纳米成像在其他三类成像模式中的应用 4
第2章 纳米成像基础 9
2.1 引言 9
2.2 纳米成像中的基本概念 9
2.2.1 点扩展函数及其傅里叶变换 10
2.2.2 极限分辨率 11
2.2.3 图像对比度 13
2.2.4 噪声 15
2.3 样品中的纳米结构与图像信息载体之间的相互作用 16
2.4 纳米成像原理 19
2.4.1 点扫描模式下的纳米成像原理 20
2.4.2 宽场模式下的纳米成像原理 20
2.4.3 图像信息载体的相干性及其对图像构成的影响 22
2.4.4 探测量子效率 25
2.5 实现纳米成像需要解决的基本问题 33
2.5.1 图像信息载体及特定要求 33
2.5.2 主要纳米成像方式及相关成像系统 34
2.5.3 图像采集系统 35
2.5.4 图像处理方法 38
参考文献 45
第3章 三维结构纳米成像 48
3.1 基于电子束的三维结构纳米成像 48
3.1.1 电子显微镜基础——物质波和电子透镜 48
3.1.2 透射电子显微镜 50
3.1.3 三维电子显微成像技术 56
3.1.4 扫描透射电子显微镜 59
3.2 基于X射线束的三维结构纳米成像 61
3.2.1 基于波带片的X射线三维纳米成像 61
3.2.2 基于纳米束斑或光栅的X射线三维纳米分辨相衬成像 78
3.2.3 X射线相干衍射显微成像 83
3.3 核磁共振三维纳米成像 100
3.3.1 核磁共振力三维纳米成像 100
3.3.2 光探测磁共振成像 105
参考文献 111
第4章 形貌纳米成像 118
4.1 扫描隧道显微镜和原子力显微镜 118
4.1.1 扫描隧道显微镜 119
4.1.2 原子力显微镜 123
4.2 近场光学显微镜 125
4.3 扫描电子显微镜 134
4.3.1 扫描电子显微镜中电子与样品的相互作用 135
4.3.2 扫描电子显微镜的构成特点 138
参考文献 143
第5章 荧光纳米成像 148
5.1 引言 148
5.2 结构光照明纳米成像 151
5.2.1 二维纳米成像 151
5.2.2 三维纳米成像 158
5.3 受激辐射耗尽和基态耗尽三维纳米成像 166
5.3.1 基本工作原理 166
5.3.2 三维纳米成像 172
5.4 单分子定位三维纳米成像 177
5.4.1 成像原理 177
5.4.2 轴向纳米分辨方法 184
5.4.3 三维纳米成像 189
5.5 超分辨光学涨落成像 191
5.5.1 SOFI工作原理 191
5.5.2 SOFI方法的*新进展 195
5.6 全内反射荧光纳米成像 197
5.6.1 工作原理 198
5.6.2 TIRFM装置 200
5.6.3 TIRFM应用 205
5.7 荧光材料及其特异性标记方法 206
5.7.1 荧光材料 206
5.7.2 荧光探针对目标蛋白的特异性标记方法 211
5.7.3 小分子物质进入细胞膜的方式 214
参考文献 216
第6章 非标记光学纳米成像 223
6.1 基于拉曼谱的超分辨成像 223
6.1.1 SERS纳米成像 224
6.1.2 SERS产生机制 225
6.1.3 SERS衬底及其制作 226
6.1.4 SERS纳米成像及其应用 228
6.2 红外超分辨成像 235
6.2.1 表面红外超分辨成像 235
6.2.2 超分辨三维红外显微成像 240
6.3 CARS纳米成像 244
6.3.1 CARS原理 246
6.3.2 超宽带CARS获取 251
6.3.3 CARS超分辨成像 260
6.4 基于超振荡的光超分辨成像 277
6.4.1 超振荡的数学表述 278
6.4.2 超振荡的量子力学描述 280
6.4.3 超振荡无衍射光束及其应用 288
6.4.4 基于超振荡透镜的光学显微镜 293
6.4.5 突破衍射极限的远场实时成像的光学超显微镜 295
6.4.6 超振荡的超衍射结构光显微成像 299
参考文献 302
第7章 动态纳米成像 309
7.1 引言 309
7.2 动态纳米成像基础 310
7.2.1 动态纳米成像分类 310
7.2.2 描述动态纳米成像的主要参数 313
7.2.3 相关技术基础 314
7.3 基于电子束的动态显微术 322
7.3.1 引言 322
7.3.2 频闪显微术 323
7.3.3 单次电子显微术 333
7.4 基于X射线的动态显微术 336
7.5 荧光寿命纳米成像 339
7.5.1 基于STED方法的荧光寿命纳米成像 341
7.5.2 基于单分子定位方法的荧光寿命纳米成像 342
7.6 粒子/分子追踪技术 343
7.6.1 细胞内动态目标的运动特性 343
7.6.2 单粒子追踪 344
7.6.3 多分子/粒子追踪 347
7.7 活细胞动态纳米成像 349
7.7.1 成像条件对活细胞的影响 349
7.7.2 获取动态过程时序分幅图像的方法 351
7.7.3 活细胞纳米成像方法 353
参考文献 358
第8章 光学功能纳米成像 364
8.1 功能纳米成像概述 364
8.1.1 功能成像 364
8.1.2 功能纳米成像及分类 365
8.1.3 功能纳米成像参数及成像方法概述 366
8.2 分子拉曼谱功能纳米成像 367
8.2.1 现代拉曼谱学概述 368
8.2.2 拉曼散射谱学理论 372
8.2.3 不同种类分子拉曼谱盲源分离有关方法及应用 384
8.3 分子质谱功能纳米成像 413
8.3.1 高性能分子质谱仪 413
8.3.2 纳米束斑脉冲离子枪 416
8.3.3 分子质谱功能纳米成像系统 417
8.3.4 分子质谱功能纳米成像的应用 422
8.4 FRET功能纳米成像 424
8.4.1 FRET原理 424
8.4.2 FRET测量 427
8.4.3 单分子荧光共振能量转移 440
参考文献 444
结语 446
附录一 牛憨笨院士生平 447
附录二 中英文术语对照 451
致谢 454
彩图