第1章 历史回顾：从针孔照相机到四维成像 1
第2章 相干的概念：光学、衍射和成像 16
2.1 相干性——简化的描述 16
2.2 光学相干性和退相干性 19
2.3 衍射中的相干性 23
2.4 结晶学中的相干和衍射 31
2.5 成像中的相干 35
2.6 限制相干性的仪器因素 47
第3章 从二维到三维结构成像：主要概念 52
3.1 二维和三维成像 55
3.2 电子晶体学：结合衍射和成像 60
3.3 高分辨率扫描透射电子显微镜 62
3.4 生物及其他有机材料 68
3.5 电子能量损失谱学和能量过滤型透射电镜的成像 72
3.6 电子全息成像 77
第4章 二维和三维成像应用及相关技术 83
4.1 引言 83
4.2 通过HRTEM和HRSTEM研究实空间的晶体学 83
4.3 电子层析成像 94
4.4 电子全息 97
4.5 电子晶体学 101
4.6 电子能量损失谱学与电子能量损失谱成像 107
4.7 环境TEM的原子分辨率 111
第5章 电子四维时空成像：原理 125
5.1 原子尺度的时间分辨率 125
5.2 从定格摄影到超快成像 137
5.3 单电子成像 150
5.4 四维显微镜观测法：亮度、相干度以及简并度 170
第6章 四维超快电子成像：发展与应用 184
6.1 简要回顾——在加州理工学院的研制历史 184
6.2 装置和技术 187
6.3 结构、形态和力学 200
6.4 其他有代表性的应用 227
6.5 四维会聚束UEM：纳米衍射 258
6.6 四维近场超快电镜：纳米结构与等离子体学 266
第7章 电子显微镜与同步加速器的比较 279
7.1 简介 279
7.2 透射X射线显微镜和X射线显微层析成像 281
7.3 相干X射线衍射成像 287
7.4 获取粉末样本的结构 291
7.5 溶液中物质种类的研究 298
7.6 劳厄晶体学：静态和动态 302
7.7 辐射损伤难题 304
7.8 总结评估 305
第8章 四维可视化：过去、现在、未来 314
8.1 可视化和复杂事物 314
8.2 复杂性的悖论：相干性和产生的混沌 319
8.3 从二维（三维）到四维显微镜 321
8.4 新兴的发展 327
8.5 结语 341