共焦显微术的三维成像原理PDF电子书下载

第一章 引言 1

1.1 共焦显微术 1

1.2 共焦显微术的相干性 4

1.3 三维光学显微术发展史 5

1.4 传递函数的概念 6

1.5 小结 9

参考文献 12

第二章 薄透镜的三维傅里叶光学 14

2.1 薄透镜的衍射 14

2.1.1 薄透镜的透过率函数 14

2.1.2 菲涅耳近似 17

2.1.3 焦面上的衍射模式 18

2.1.4 离焦面上的衍射模式 22

2.2 三维相干成像公式 23

2.3 空间不变三维点扩散函数 29

2.4 三维相干传递函数 33

2.5 三维光学传递函数 37

2.6 在普通显微镜中的三维成像 43

参考文献 44

第三章 点探测器的共焦明场显微术 45

3.1 相干成像公式 45

3.2 相干传递函数 51

3.2.1 反射情况 53

3.2.2 透射情况 58

3.3 球差的影响 60

3.3.1 反射式的像差相干传递函数 61

3.3.2 透射式的像差相干传递函数 66

3.3.3 像差平衡(像差校正) 70

3.3.4 阶跃边的成像 72

3.4 探测器位置偏移时的成像 74

3.4.1 探测器横向偏移的情况 75

3.4.2 轴向离焦 76

3.5 光瞳函数的影响 78

3.5.1 两个不相等的圆光瞳 81

3.5.2 两个相等的环形光瞳 86

3.5.3 一个圆形光瞳和一个环形光瞳 91

3.5.4 两个不相等的环形光瞳 94

参考文献 96

第四章 有限尺度探测器的共焦明场显微术 97

4.1 部分相干成像公式 97

4.2 强度的点扩散函数 99

4.3 交叉传递函数 102

4.3.1 圆孔探测器 105

4.3.2 狭缝探测器 107

4.4 探测器尺度对轴向分辨率的影响 108

4.5 探测器尺度对横向分辨率的影响--成像边缘判据 112

4.6 弱散射物体的传递函数 115

4.6.1 透射方式下的弱散射物体传递函数 116

4.6.2 反射方式下的弱散射物体传递函数 119

参考文献 124

第五章 共焦单光子荧光显微术 126

5.1 非相干成像公式 126

5.2 光学传递函数 128

5.2.1 圆孔探测器 130

5.2.2 狭缝探测器 132

5.3 环形光瞳对光学传递函数的影响 133

5.3.1 点探测器 133

5.3.2 圆孔探测器 136

5.4 信号强度分析 142

5.5 轴向分辨率的改进 146

5.6 有限尺度照明光源的影响 150

参考文献 151

第六章 共焦双光子荧光显微术 153

6.1 非相干成像公式 154

6.2 强度点扩散函数 155

6.3 光学传递函数 158

6.4 双光子和单光子荧光显微术分辨率的比较 166

6.4.1 平面层的成像 167

6.4.2 锐边沿的成像 169

6.4.3 周期光栅的成像 170

6.5 信号强度分析 173

参考文献 175

第七章 光纤共焦显微术 177

7.1 光纤共焦扫描显微术 177

7.2 明场成像 180

7.2.1 相干成像性质 181

7.2.2 反射式中的相干传递函数 185

7.2.3 透射式中的相干传递函数 189

7.2.4 光纤光斑尺度的影响 193

7.3 轴向分辨率 196

7.4 横向分辨率 200

7.4.1 光纤光斑尺度的影响 200

7.4.2 环形孔径的影响 204

7.5 信号强度分析 206

7.6 光纤共焦干涉仪 212

7.6.1 光纤干涉成像 212

7.6.2 有限尺度圆孔探测器的干涉成像 216

7.7 荧光成像 221

7.7.1 非相干成像公式 221

7.7.2 光学传递函数 222

7.7.3 光纤光斑尺度效应 226

7.7.4 环形孔径效应 228

7.7.5 轴向分辨率 233

参考文献 238

第八章 超短脉冲激光共焦显微术 240

8.1 超短脉冲激光薄透镜傅里叶光学 241

8.1.1 薄透镜透过率 241

8.1.2 脉冲光束瞬时光谱分布 243

8.1.3 三维点扩散函数 244

8.2 明场成像 248

8.2.1 3-D点扩散函数 251

8.2.2 反射系统中的3-D相干传递函数 254

8.2.3 透射系统中的3-D相干传递函数 259

8.2.4 轴向分辨率 261

8.2.5 色散效应 265

8.3 荧光成像 265

8.3.1 单光子荧光 266

8.3.2 双光子荧光 271

参考文献 274

第九章 高数值孔径的共焦显微术 276

9.1 共焦明场成像 276

9.1.1 相干传递函数 278

9.1.2 轴向分辨率 284

9.2 共焦荧光成像 288

9.2.1 单光子荧光 288

9.2.2 双光子荧光 290

9.3 共焦4Pi成像 292

9.3.1 明场成像 293

9.3.2 单光子荧光成像 297

9.3.3 双光子荧光成像 304

参考文献 314

第十章 三维传递函数的意义 316

10.1 平面层叠成像 316

10.2 薄物体成像 319

10.3 线物体成像 321

10.4 点物体成像 323

10.5 扩展焦点技术的成像 324

10.6 小结 325

参考文献 328

附录1 汉克尔(Hankel)变换 329

附录2 符号表 332

附录3 缩写 336

附录4 主题英汉对照 337