本書系統論述了高級時間相關單光子計數(TCSPC)技術的基本原理、實現方法和系統組成，以及該技術在時間分辨激光掃描顯微、單分子光譜、光子關聯實驗和生物組織擴散光層析中的應用，重點介紹了該技術所用的光子計數探測器的種類、特點、性能參數以及測量方法等。同時，本書還對如何建造TCSPC實驗系統給出了實際的指導，包括選擇和使用探測器、探測器的使用安全、預放以及TCSPC器件的控制特征和優化操作條件等。本書深入淺出，既把握了TCSPC的發展趨勢，又從使用的角度介紹了很多寶貴的經驗，對所有需要在皮秒和納秒級范圍內從事微弱光信號記錄的研究和開發人員來說是必不可少的工具。
本書可供從事生物學、化學、醫學、工學、理學等相關應用領域，尤其是從事生物醫學光子學研究的學者、工程技術人員、研究生和高年級本科生參考。
序
譯者序
中文版序
Preface to Chinese Edition
原書序
術語及符號列表
第1章 光信號記錄
第2章 光子計數技術概論
2.1 穩態光子計數
2.2 門控光子計數
2.3 多通道計數器
2.3.1 直接累加的高速多路計數器
2.3.2 事件記錄
2.4 TCSPC技術
2.4.1 基本原理
2.4.2 TCSPC的典型裝置
2.4.3 反轉啟一停
第3章 多維TCSPC技術
3.1 多探測器TCSPC
3.2 多路復用TCSPC
3.3 序列記錄技術
3.4 掃描技術
3.5 位置敏感探測成像
3.5.1 基于電荷分配的技術
3.5.2 基于脈沖延時的技術
3.6 時間一標簽記錄
3.7 多模塊系統
第4章 高級TCSPC系統的組成模塊
4.1 恒比鑒別器
4.2 時間測量模塊
4.2.1 基于高速TAC—ADC原理的時間測量技術
4.2.2 數字化TDC
4.2.3 正弦波轉換
第5章 現代TCSPC技術的應用
5.1 傳統的熒光壽命實驗
5.1.1 時間分辨熒光
5.1.2 熒光壽命光譜儀
5.1.3 熒光的去偏振效應
5.1.4 再吸收和再發射
5.1.5 高效探測系統
5.1.6 儀器響應函數的測量
5.1.7 最短可測的熒光壽命
5.1.8 熒光各向異性
5.1.9 時間分辨光譜
5.2 多光譜熒光壽命實驗
5.3 激發波長多路復用
5.4 瞬態熒光壽命現象
5.4.1 葉綠素瞬態熒光
5.4.2 連續流混合技術
5.4.3 停流技術
5.5 擴散光學層析與光子遷移
5.5.1 擴散光學層析原理
5.5.2 乳房掃描層析成像
5.5.3 腦成像
5.5.4 肌肉與骨骼的研究
5.5.5 外源性吸收體
5.5.6 熒光
5.5.7 小動物成像
5.5.8 基于TCSPC的DOT的技術要點
5.6 生物組織的自體熒光
5.6.1 用多光譜TCSPC探測自體熒光
5.6.2 雙光子自體熒光
5.6.3 眼科成像
5.7 TCSPC激光掃描顯微技術
5.7.1 激光掃描顯微鏡
5.7.2 用于激光掃描顯微的壽命成像技術
5.7.3 多維TCSPC的實現
……
第6章 用于光子計數的探測器
第7章 TCSPC實驗的實際操作
第8章 結語
參考文獻
英漢詞匯對照
彩圖
第2章 光子計數技術概論
2.1 穩態光子計數
最簡單的光子計數器由探測器、鑒別器和計數器組成，如圖2.1所示。探測器檢測到單光子脈沖后將信號傳遞給鑒別器。為了使鑒別器接收的脈沖信號的幅值足夠高，可以考慮在鑒別器的前面加一個前置放大器，但這并不是必需的。
單光子脈沖信號的幅值會或多或少地出現隨機變化。背景噪聲包括來自探測器本身的低幅值脈沖、環境噪聲以及放大器帶來的電子噪聲等。因此鑒別器的閾值可調，以便設定適當的值，從背景噪聲中鑒別出單光子信號。鑒別器的閾值要合理設置，它必須高于噪聲水平，同時也要低于探測器輸出的光子脈沖的振幅峰值。當單光子信號脈沖超過鑒別器設定的閾值時，鑒別器會輸出一個具有確定寬度和邏輯電平的脈沖信號，并由緊隨其后的計數器對鑒別器輸出的脈沖個數進行計數，在給定的時間間隔內的計數即作為采集到的光子數由計數器輸出。
圖2.1所示為光子計數裝置的簡單框圖，雖然這個光子計數裝置還不能進行時間分辨，但是它具有光子計數的大部分優點：背景抑制、探測器增益噪聲的抑制、在較寬范圍內靈敏度不受探測器增益變化的影響等。這種類型的光子計數器往往設計成緊湊的模塊形式，包括探測器、電源、鑒別器、計數器以及可與計算機通信的RS232接口。
……
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我讀書的目的是豐富知識，開闊視野，助推工作，提升自身文化素養。總結我的讀書經歷，有四次起伏變化：第一階段是學生時代僅為學習成績而讀書，我稱為被動讀書；第二階段是有了興趣愛好僅為提高特長而讀書，我稱為局限讀書；第三階段是在工作崗位上僅為干好本職而讀書，我稱為狹隘讀書；第四階段就是現在的情況，讀書意識強了，讀書范疇廣了，但讀書量太少，我稱為平常讀書。和大多數人一樣，總是找借口說工作忙而貽誤讀書，這不是能站住腳的理由，而是自身做事的毅力不夠，沒有養成堅持每天讀書的良好習慣。這就算是對自己的一次自我批評吧。
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