Photoacoustic Imaging and Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Wang, Lihong

出品人:

页数:518

译者:

出版时间:

价格:1352.00元

装帧:

isbn号码:9781420059915

丛书系列:

图书标签:

• 专业
• 光声成像
• 光声光谱
• 生物医学光学
• 医学影像
• 生物医学工程
• 光学
• 成像技术
• 光谱学
• 生物组织
• 纳米医学

现代光学与成像技术前沿进展 本书旨在全面深入地探讨当前光学与成像领域最具活力和前沿性的研究方向与技术突破。 涵盖了从基础物理原理到尖端工程应用的广泛内容，特别侧重于非侵入性、高分辨率、多模态的成像系统构建与数据解析方法。本书结构严谨，内容前沿，适合光子学、生物医学工程、材料科学以及相关领域的研究人员、博士后以及高年级研究生深入学习和参考。 第一部分：先进光学成像系统的基础与设计 第一章：超分辨率成像的新范式 本章系统阐述了突破衍射极限的各种超分辨率光学成像技术。重点讨论了基于荧光团动力学的结构光照明显微镜（STORM）和受激发射损耗（SIM）的最新进展，分析了其在活细胞动态过程成像中的局限性与优化策略。深入探讨了计算超分辨技术，特别是深度学习在图像重建和噪声抑制中的应用，如何利用非线性模型来恢复高频信息，实现更高的空间分辨率和更快的成像速度。此外，本章还介绍了基于表面等离激元共振（SPR）的近场成像方法及其在纳米尺度结构表征中的潜力。 第二章：波前整形与自适应光学 详细介绍了控制复杂介质中光波传输的关键技术——波前整形。从基础的傅里叶光学原理出发，推导了像差函数的数学模型，并详细阐述了如何利用空间光调制器（SLM）进行实时波前校正。本章重点剖析了多通道反馈算法（如互信息最大化和散斑自适应）的性能比较，并展示了自适应光学在深层组织成像中克服散射效应的实际案例。特别关注了“聚焦穿透”技术，即如何通过预先计算的光场分布，实现对散射严重介质内部任意点的精确聚焦。 第三章：多模态融合成像的理论框架 本章探讨了将不同物理原理的成像技术（如结构信息、化学成分信息、功能信息）进行有机结合的方法学。详细讨论了数据配准、信息熵匹配以及多核学习在多模态数据融合中的应用。重点分析了集成强度信息、相位信息和偏振信息的新型系统设计，如何通过跨模态信息的互补性来提高诊断的特异性和灵敏度。案例研究集中在结合结构光场成像与分子探针标记的活体组织功能评估。 第二部分：光与物质相互作用的深度解析 第四章：光在散射介质中的传输与建模 深入研究了光子如何在高度散射的介质（如生物组织、浑浊液体）中传播的行为。基于玻尔兹曼传输方程的数值求解方法是本章的核心，包括蒙特卡洛模拟的优化策略和扩散近似模型的适用范围界定。特别关注了时间分辨技术在区分弹道光子和蛇行光子中的作用，以及如何通过测量光子到达时间信息来反演介质的光学属性（如吸收系数和散射系数）。 第五章：新型光探测器与高灵敏度测量 本章聚焦于支撑先进成像系统的核心硬件——光探测器技术。详细分析了雪崩光电二极管（APD）、单光子雪崩二极管（SPAD）阵列以及超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的工作原理和性能参数。探讨了如何在器件层面提高量子效率、降低暗电流，以及优化读出电路的带宽和噪声性能。此外，本章也涵盖了如何利用量子噪声抑制技术（如亚散粒度光检测）实现超低噪声的信号测量。 第六章：非线性光学在成像中的应用深化 本章深入探讨了高阶非线性光学过程在成像中的应用，特别是二次谐波产生（SHG）和倍频（DFG）成像在无需荧光标记的情况下对非中心对称结构（如胶原纤维、肌球蛋白）的表征能力。分析了三光子激发荧光（3PEF）在穿透深层组织方面相对于双光子成像的优势，以及如何通过优化飞秒激光脉冲的参数来最大化非线性信号的产生效率，同时最小化光漂白效应。 第三部分：前沿成像技术在特定领域的突破 第七章：微纳尺度光场操控与集成 本章转向光子集成电路（PIC）与光场操控的交叉领域。探讨了基于硅光子学平台构建高密度光场调制器和波导阵列的挑战与进展。重点研究了光子晶体结构和超材料设计在引导、聚焦和分离特定波长光束中的应用。讨论了如何将复杂的全光路系统微型化并集成到芯片级别，以实现便携式、低功耗的光学传感与成像单元。 第八章：计算显微学与深度学习重构 本章全面介绍了计算成像的最新进展，特别是将深度学习模型嵌入到图像采集和重建流程中的方法。详细阐述了基于卷积神经网络（CNN）和生成对抗网络（GAN）的图像去噪、去模糊和超分辨率重建算法。对比了基于物理模型（如逆问题求解）与数据驱动模型的优缺点，并探讨了如何设计高效的训练数据集以适应复杂的生物光学成像场景，从而实现快速、高质量的实时图像生成。 第九章：高时空分辨率的活体功能成像 本章专注于需要极高时间分辨率来捕捉快速生物学事件的成像技术。内容涵盖超快光谱成像和瞬态吸收光谱技术在测量分子能量转移动力学中的应用。详细介绍了利用高速CMOS或EMCCD相机配合空间光调制器实现的千赫兹级别的全视野动态成像技术。案例分析集中在神经元活动的实时钙成像、血流动力学变化的高速监测，以及药物释放过程的动态追踪。 本书的每一章节都力求平衡理论的严谨性与工程实践的可操作性，通过丰富的图示、详尽的数学推导和最新的实验数据，为读者提供一个全面且具有前瞻性的光学与成像技术知识体系。

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