●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
1.4X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點擴展函數及其傅裡葉變換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繫統34
2.5.3圖像采集繫統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基於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基於X射線束的三維結構納米成像61
3.2.1基於波帶片的X射線三維納米成像61
3.2.2基於納米束斑或光柵的X射線三維納米分辨相襯成像78
3.2.3X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
5.5.1SOFI工作原理191
5.5.2SOFI方法的近期新進展195
5.6全內反射熒光納米成像197
5.6.1工作原理198
5.6.2TIRFM裝置200
5.6.3TIRFM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基於拉曼譜的超分辨成像223
6.1.1SERS納米成像224
6.1.2SERS產生機制225
6.1.3SERS襯底及其制作226
6.1.4SERS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
6.3CARS納米成像244
6.3.1CARS原理246
6.3.2超寬帶CARS獲取251
6.3.3CARS超分辨成像260
6.4基於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基於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章動態納米成像309
7.1引言309
7.2動態納米成像基礎310
7.2.1動態納米成像分類310
7.2.2描述動態納米成像的主要參數313
7.2.3相關技術基礎314
7.3基於電子束的動態顯微術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基於X射線的動態顯微術336
7.5熒光壽命納米成像339
7.5.1基於STED方法的熒光壽命納米成像341
7.5.2基於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納米束斑脈衝離子槍416
8.3.3分子質譜功能納米成像繫統417
8.3.4分子質譜功能納米成像的應用422
8.4FRET功能納米成像424
8.4.1FRET原理424
8.4.2FRET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

本書內容由八章組成。第1章為概論。第2章論述了納米成像基礎，重點闡述納米成像中的一些基本概念，討論了納米成像的共同物理基礎、基本原理以及實現納米成像需要解決的基本問題等。第3?8章分別論述了三維結構、形貌、熒光、非標記光學、動態和光學功能等納米成像的原理、方法、繫統和性能等。在三維結構納米成像中，重點介紹了電子顯微鏡和X射線顯微鏡，對三維結構納米成像進行了較為繫統的分析。在形貌納米成像方面，論及掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡等。在熒光納米成像中，重點討論了突破衍射極限的方法和手段、實現特異性標記的材料和方法。在非標記光學納米成像一章重點討論了突破衍射極限和提高靈敏度的方法與手段，以及表面增強拉曼散射和相干反斯托克斯拉曼散射的有關問題。在動態納米成像方面，重點論述了同時實現時間和空間分辨的方法與手段。在光學功能納米成像一章，重點論述了在納米分辨下功能信息獲取的特等