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第1章 光信号记录1

第2章 光子计数技术概论10

2.1稳态光子计数10

2.2门控光子计数11

2.3多通道计数器15

2.3.1直接累加的高速多路计数器15

2.3.2事件记录17

2.4TCSPC技术19

2.4.1基本原理19

2.4.2TCSPC的典型装置21

2.4.3反转启-停22

第3章 多维TCSPC技术25

3.1多探测器TCSPC27

3.2多路复用TCSPC30

3.3序列记录技术32

3.4扫描技术34

3.5位置敏感探测成像36

3.5.1基于电荷分配的技术36

3.5.2基于脉冲延时的技术38

3.6时间-标签记录39

3.7多模块系统41

第4章 高级TCSPC系统的组成模块43

4.1恒比鉴别器43

4.2时间测量模块45

4.2.1基于高速TAC-ADC原理的时间测量技术46

4.2.2数字化TDC51

4.2.3正弦波转换55

第5章 现代TCSPC技术的应用57

5.1传统的荧光寿命实验57

5.1.1时间分辨荧光57

5.1.2荧光寿命光谱仪60

5.1.3荧光的去偏振效应65

5.1.4再吸收和再发射68

5.1.5高效探测系统68

5.1.6仪器响应函数的测量71

5.1.7最短可测的荧光寿命74

5.1.8荧光各向异性75

5.1.9时间分辨光谱78

5.2多光谱荧光寿命实验80

5.3激发波长多路复用83

5.4瞬态荧光寿命现象86

5.4.1叶绿素瞬态荧光86

5.4.2连续流混合技术91

5.4.3停流技术92

5.5扩散光学层析与光子迁移94

5.5.1扩散光学层析原理94

5.5.2乳房扫描层析成像99

5.5.3脑成像103

5.5.4肌肉与骨骼的研究109

5.5.5外源性吸收体109

5.5.6荧光110

5.5.7小动物成像112

5.5.8基于TCSPC的DOT的技术要点114

5.6生物组织的自体荧光118

5.6.1用多光谱TCSPC探测自体荧光118

5.6.2双光子自体荧光121

5.6.3眼科成像123

5.7TCSPC激光扫描显微技术126

5.7.1激光扫描显微镜127

5.7.2用于激光扫描显微的寿命成像技术130

5.7.3多维TCSPC的实现133

5.7.4多光谱FLIM138

5.7.5高计数率系统141

5.7.6用TCSPC FLIM测量FRET144

5.7.7TCSPC激光扫描显微镜的技术细节149

5.8其他TCSPC显微技术158

5.8.1基于样品台扫描的TCSPC寿命成像158

5.8.2显微荧光测定法160

5.8.3时间分辨扫描近场光学显微技术162

5.8.4TCSPC宽场显微技术163

5.9皮秒光子相关性164

5.9.1反聚束实验165

5.9.2应用细节167

5.10荧光相关光谱技术170

5.10.1基于TCSPC的FCS／寿命复合实验172

5.10.2激光扫描显微镜中的FCS176

5.10.3应用技巧178

5.11相关技术的复合182

5.11.1皮秒相关与FCS的结合182

5.11.2探测器时延信号的相关183

5.11.3TCSPC模块的同步183

5.12光子计数直方图185

5.13时间分辨单分子光谱188

5.13.1（光子）爆发-积分荧光寿命实验189

5.13.2单分子识别191

5.13.3单分子的多参量光谱分析192

5.14TCSPC的其他应用195

5.14.1基于二极管激光器激发的双光子荧光195

5.14.2遥感198

5.14.3激光测距200

5.14.4正电子寿命实验201

5.14.5阻挡放电的诊断202

5.14.6声致发光204

5.14.7TCSPC示波器205

第6章 用于光子计数的探测器207

6.1探测器原理207

6.1.1传统的光电倍增管207

6.1.2通道和微通道PMT208

6.1.3位置敏感PMT209

6.1.4单光子雪崩光电二极管210

6.1.5混合型PMT213

6.1.6其他探测器原理214

6.2探测器的特性214

6.2.1增益214

6.2.2单电子响应215

6.2.3信号渡越时间216

6.2.4渡越时间涨落217

6.2.5脉冲振幅抖动218

6.2.6阴极效率221

6.2.7暗计数率223

6.2.8脉冲后效应的概率225

6.2.9预脉冲225

6.3PMT参数的测量226

6.3.1单电子响应226

6.3.2渡越时间涨落228

6.3.3脉冲幅值分布229

6.3.4脉冲后效应几率230

6.3.5光照灵敏度和量子效率232

6.4所选探测器的光子计数性能234

6.4.1MCP-PMT234

6.4.2带有GaAs阴极的制冷PMT模块237

6.4.3带有内部鉴别器的PMT模块239

6.4.4TO-8封装中的微型PMT240

6.4.5光传感器模块241

6.4.6多阳极PMT246

6.4.7线聚焦PMT248

6.4.8侧窗式PMT251

6.4.9通道光电倍增管253

6.4.10单光子雪崩光电二极管255

第7章 TCSPC实验的实际操作259

7.1激发光源259

7.2光学系统264

7.2.1透镜264

7.2.2滤光片268

7.2.3分束镜274

7.2.4单色仪和多色仪275

7.2.5光纤277

7.2.6光学系统中的反射280

7.2.7挡板、孔径光阑和视场光阑283

7.2.8探测器284

7.2.9探测器的选择284

7.2.10PMT的快速检测287

7.2.11与信号有关的背景噪声288

7.2.12PMT的不稳定性290

7.2.13定时稳定性290

7.2.14PMT的分压器298

7.2.15前置放大器299

7.3探测器的控制和过载保护301

7.4产生同步信号302

7.5系统连接305

7.5.1连接器系统305

7.5.2电缆306

7.5.3衰减器和功率分配器309

7.5.4屏蔽和接地309

7.6安全事项312

7.7TCSPC系统参数的设置314

7.7.1探测器通道中CFD的优化314

7.7.2参考CFD320

7.7.3调节探测器和参考通道中的延迟321

7.7.4选择TAC参数323

7.8微分非线性329

7.9TCSPC系统的计数损失331

7.9.1经典的堆积效应331

7.9.2计数损失336

7.9.3与死时间相关的信号失真341

7.10时间标尺的校准342

第8章 结语345

参考文献347

英汉词汇对照380