Molecular Imaging pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Semmler, Wolfhard (EDT)/ Schwaiger, Markus (EDT)/ Blankenberg, F. (CON)/ Blasberg, R. (CON)/ Bogdano

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:

价格:3480.00元

装帧:

isbn号码:9783540774495

丛书系列:

图书标签:

• 分子影像
• 医学影像
• 生物医学工程
• 核医学
• PET-CT
• MRI
• SPECT
• 影像技术
• 诊断学
• 生物医学

深入探索微观世界的视觉革命：一本关于高级光学与电子显微镜技术的专著 书名：《超越视界：现代显微成像技术的前沿进展与应用》 作者群： 汇集了来自生物物理学、材料科学、神经科学和精密工程领域的顶尖专家。 出版年份： 2025年（预计） 页码： 约850页，配有超过1200幅高分辨率彩色图版和示意图。 --- 内容概述 《超越视界：现代显微成像技术的前沿进展与应用》并非一本聚焦于特定生物分子追踪的专著，而是一部全面、深入探讨支撑现代科学研究的各类先进显微成像硬件、数据处理方法与跨学科应用的综合性教材与参考手册。本书旨在弥合基础光学理论、尖端仪器工程设计与复杂生物、材料体系成像需求之间的鸿沟，为研究生、科研人员和工程师提供一个理解和掌握当前乃至未来显微技术核心原理的平台。 全书结构清晰，分为五大部分，层层递进，从光学的基本限制到如何利用复杂算法解锁前所未见的细节分辨率。 --- 第一部分：成像的基础与极限的突破 (Foundations and Overcoming Limitations) 本部分奠定了理解先进显微镜工作原理的理论基石，并着重分析了传统衍射极限对所有光学成像的束缚。 第一章：光与物质的相互作用：成像的物理基础 深入探讨了光场（电磁波）在穿过样品时发生的散射、吸收、折射和荧光发射的量子力学基础。详细比较了宽场、共聚焦和多光子激发模式下信号的形成机制。特别关注了不同波长光与生物或半导体材料的相互作用截面差异。 第二章：分辨率的数学边界：从阿贝到斯托克斯 对夫琅禾费衍射理论进行了严谨的数学推导，解释了数值孔径（NA）如何直接决定了空间分辨率。本章的重点在于系统性地梳理“超越衍射极限”的几种核心策略，包括但不限于：近场扫描（SNOM的基础光学原理）、超分辨方法论的理论框架（如高斯点扩展函数的去卷积）、以及光场调控在提高对比度中的作用。 第三章：样本制备与标记策略的工程挑战 本章讨论了如何为不同尺度的成像任务（从细胞器到纳米结构）优化样本的物理和化学状态。内容涵盖了冷冻电镜（Cryo-EM）的样品玻璃化过程、聚焦离子束（FIB）在材料切割中的应用、以及化学发光与光稳定性的优化，强调了样本准备对最终图像质量的决定性影响，而非仅仅是显微镜本身。 --- 第二部分：先进光学显微镜系统工程 (Advanced Optical Microscopy Systems Engineering) 本部分详细剖析了当前主流的几类尖端光学显微镜的硬件设计、复杂的光路集成以及性能调优。 第四章：共聚焦与多光子成像系统的高级配置 超越基础的结构介绍，本章聚焦于如何通过空间光调制器（SLM）和声光偏转器（AOD）来实现实时、动态的焦点和扫描区域控制。深入探讨了双光子激发在深度成像中的优势，包括对光漂白和光毒性的影响评估，以及如何利用伽马射线或红外光进行深层组织穿透。 第五章：结构光照明显微镜（SIM）的拓扑学与重构算法 SIM是当前快速活细胞成像的关键技术。本章详细分解了不同类型的结构光（如格子条纹、圆形图案）的生成方法，以及如何利用傅里叶变换域中的Moiré条纹信息，通过有限元分析（FEA）和迭代算法来重建高分辨率图像。特别强调了频率采样理论在SIM重构中的重要性。 第六章：电子束的操控：透射与扫描电子显微镜的优化 本部分将视角转向电子成像。详细阐述了场发射枪（FEG）的电子源特性、电磁透镜系统的像差校正（特别是球差和色差的补偿技术），以及如何通过高真空环境的精确控制来保证样品的完整性。内容涵盖了电子束与固体相互作用的蒙特卡洛模拟在决策中的应用。 --- 第三部分：实现超分辨率成像的范式转换 (Paradigm Shifts in Super-Resolution) 此部分是全书的技术核心之一，专注于解析那些突破衍射极限的成像方法背后的复杂物理机制和数据处理流程。 第七章：荧光团的动态控制：STED与PALM/STORM 本章对比分析了基于“饱和”和基于“单分子定位”的超分辨技术。在STED部分，重点讲解了“甜甜圈”抑制光束（Doughnut Beam）的精确生成与焦点匹配。在PALM/STORM部分，深入探讨了荧光团的开关动力学、激发光与探测光的波长匹配，以及如何利用概率密度估计从数千张模糊图像中精确拟合出单分子中心点。 第八章：基于信息论的超分辨：SIM与深度学习的融合 本章探索了最新的趋势，即利用深度学习模型来处理由亚衍射极限信息构成的复杂数据集。内容包括：如何训练卷积神经网络（CNN）来实时反卷积SIM图像、使用生成对抗网络（GANs）来超分化低分辨率图像，以及通过数据驱动的方式来补偿传统光学模型中难以量化的系统误差。 --- 第四部分：多模态集成与数据处理的高级技术 (Multimodal Integration and Advanced Data Processing) 现代成像往往需要结合多种技术来获取全景信息。本部分聚焦于数据融合和计算分析的挑战。 第九章：时间分辨与光谱成像的同步 探讨了如何将飞秒/皮秒级的时间分辨模块（如荧光寿命成像FLIM）与空间高分辨率技术进行耦合。重点讨论了时间-空间数据矩阵的同步采集与解析，以及如何利用傅里叶变换技术从光谱数据中分离出不同标记物的贡献。 第十-二章：高维数据可视化与机器学习辅助分析 随着成像维度的增加（空间x、y、z、时间、光谱、强度），数据量呈指数级增长。本部分深入讨论了降维技术（如主成分分析PCA、t-SNE）在处理大型显微镜数据集中的应用。此外，还详细介绍了如何利用聚类算法（如DBSCAN）来自动识别和量化细胞内不同结构体的空间分布和相互作用。 --- 第五部分：前沿领域的应用范例 (Frontier Applications) 最后一部分展示了这些先进成像技术在关键科学领域的实际部署与解决方案。 第十三章：活体神经科学中的深度钙成像 案例分析了如何利用定制化的双光子或光遗传学显微镜，在清醒、运动的动物模型中对数百万个神经元进行长期、稳定、低漂移的活动记录。强调了定制化物镜设计和运动伪影校正算法在维持高信噪比中的关键作用。 第十四章：材料科学中的缺陷与界面分析 在材料领域，本书展示了如何利用高角度环形暗场（HAADF）扫描透射电镜（STEM）来识别原子尺度的晶格缺陷和异质结的化学梯度。重点在于谱学成像（如EELS和EDS）的空间精确度与元素映射的定量分析。 第十五章：实时三维重建与虚拟现实中的显微图像 探讨了如何将海量的3D/4D显微图像数据流高效地转化为沉浸式的可视化体验。内容包括张量可视化技术、表面重建算法（如Marching Cubes在复杂拓扑结构中的应用），以及如何构建可交互的虚拟实验室环境，使研究人员能够“步入”微观世界进行探索和测量。 --- 读者对象 本书是为具备扎实的物理和生物学背景的研究生、博士后研究人员，以及致力于开发或使用高性能显微成像设备的仪器工程师、软件开发者量身打造的。它不仅仅是工具的描述，更是对理解、设计和超越当前成像限制的思维框架的培养。 《超越视界》承诺为您提供一个无与伦比的视角，去审视当前科学探索中最前沿、最复杂的光学与电子成像领域。

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