高级时间相关单光子计数技术PDF电子书下载

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TCSPC 27

3.2多路复用TCSPC 30

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TDC 51

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FLIM 138

5.7.5高计数率系统 141

5.7.6用TCSPC FLIM测量FRET 144

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FCS 176

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PMT 208

6.1.3位置敏感PMT 209

6.1.4单光子雪崩光电二极管 210

6.1.5混合型PMT 213

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-PMT 234

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PMT 240

6.4.5光传感器模块 241

6.4.6多阳极PMT 246

6.4.7线聚焦PMT 248

6.4.8侧窗式PMT 251

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CFD 320

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