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第一章 绪论1

第二章 X射线透视成象技术7

2.1 概论7

2.2 X射线透视成象原理10

2.2.1 透过率携带质量厚度信息10

2.2.2 宽能谱X射线束成象的简化模型11

2.2.3 光密度图象公式15

2.3 乳剂X射线感光原理17

2.3.1 乳剂感光原理简述17

2.3.2 乳剂感X射线特性22

2.3.3 增感屏技术24

2.4.1 次级射线的影响及准直、屏蔽和滤波技术28

2.4 透视图象的对比度和空间分辨28

2.4.2 康普顿散射对图象空间分辨影响29

2.4.3 “增感屏／底片”对图象空间分辨影响32

2.4.4 X射线源尺度对图象空间分辨影响33

2.4.5 动态过程闪光X射线照相的时间和空间分辨34

2.5 系统点扩展函数和调制传递函数35

2.5.1 系统的PSF、MTF和LSF之间关系35

2.5.2 针孔照相方法测系统PSF35

2.5.3 台阶照相方法测系统LSF和MTF36

2.5.4 狭缝照相方法测系统LSF38

2.5.5 分辨率板照相方法测系统MTF39

2.6.1 X射线源发射特性43

2.6 X射线源的能谱特性及其测定方法43

2.6.2 X射线束等效单能谱的实验测定45

2.6.3 计算衰减与实验结果拟合反演法47

2.7 X射线高速摄影系统49

2.7.1 常规闪光X射线摄影系统49

2.7.2 超高能脉冲X射线系统54

2.7.3 序列多幅X射线高速摄影系统60

2.7.4 同步和计时线路67

2.8 静态无损探伤X射线照相设备简介68

第三章 X射线照相图象处理技术71

3.1 概论71

3.2.1 噪声性质75

3.2 图象噪声与测量质量厚度方法及其误差75

3.2.2 噪声的测量与分析77

3.2.3 质量厚度测量方法和对图象信噪比要求83

3.3 降低噪声的图象处理方法85

3.3.1 “增感屏／底片”层叠技术和多张图象平均法86

3.3.2 剔除偏差超出阈值的邻域平均方法87

3.3.3 与邻域平均值比较设阈置换法89

3.3.4 卷积技术89

3.3.5 频域滤波技术91

3.4 滤波法图象复原93

3.4.1 X射线图象退化模型93

3.4.2 逆滤波图象复原95

3.4.3 维纳滤波复原96

3.4.4 等功率谱滤波复原105

3.4.5 约束最小二乘法滤波复原108

3.5 比较法测定模糊边界110

3.5.1 模糊边界象梯度峰位错位计算比较法111

3.5.2 用静态比较样品边界象梯度峰位错位的实验比较法114

3.6 对称物体投影图象重建技术114

3.6.1 解三角联立方程方法114

3.6.2 卷积反投影法118

3.7 同时完成图象复原和重建的迭代方法121

3.7.1 模型和投影估值公式121

3.7.2 两项准则的迭代方法123

3.8 爆炸碎片参数测量图象处理技术125

3.8.1 测定碎片质量126

3.8.2 测定碎片质心位置、速度、动能和它们的分布127

3.9 射流特征量测量图象处理技术130

3.9.1 测射流速度、质量、动能等的分布131

3.9.2 射流“速度质量（百分点）”实验测定与理论计算结果的比较134

3.9.3 射流侵彻靶的临界速度、有效质量和有效动能的测定135

第四章 计算机层析成象技术138

4.1 综述138

4.2 医用X-CT成象技术139

4.2.1 全身X-CT基本要求和结构139

4.2.2 医用动态X-CT技术145

4.3 核医学发射CT成象技术145

4.3.1 单光子发射CT146

4.3.2 正电子发射CT148

4.4 工业CT成象技术153

4.4.1 γCT153

4.4.2 中子CT162

4.5 CT算法166

4.5.1 拉东逆变换法166

4.5.2 傅里叶变换CT算法168

4.5.3 卷积反投影法171

4.5.4 扇形束CT算法175

第五章 核磁共振成象和核磁共振波谱成象183

5.1 核磁共振成象进展概况183

5.2.1 原子核的自旋、磁矩和它的能态间距184

5.2 核磁共振原理184

5.2.2 核磁共振跃迁、拉莫尔进动和核磁共振条件186

5.2.3 核磁共振宏观理论和M0、T1、T2188

5.2.4 自旋回波序列和T2的测量196

5.2.5反转恢复法和饱和恢复法测量T1198

5.3 核磁共振成象的原理和技术200

5.3.1 成象条件200

5.3.2 选片激发方法201

5.3.3 频率编码、投影和图象重建202

5.3.4 相位、频率二维编码和二维傅里叶变换解码203

5.3.5 T1、T2加权二维傅里叶变换成象技术206

5.4 核磁共振成象的算法207

5.4.1 基本的成象方程207

5.3.6 多片成象技术207

5.4.2 二维傅里叶变换成象算法208

5.4.3 线积分投影重建方法210

5.4.4 介质流动速度的成象213

5.4.5 三维、多片、同步和快速成象214

5.5 核磁共振成象技术的应用与前景217

5.5.1 核磁共振成象仪217

5.5.2 常导、永磁和超导三种类型NMRI之比较222

5.5.3 核磁共振成象技术的发展前景224

5.6 核磁共振波谱成象技术227

5.6.1 方法概要227

5.6.3 化学位移和脉冲傅里叶变换波谱术229

5.6.2 NMR波谱成象方法的特点229

5.6.4 二维傅里叶变换NMR波谱实验方法231

5.6.5 由COSY和NOESY谱推演分子三维结构图象234

5.6.6 今后发展方向237

第六章 共焦显微镜、干涉显微镜和扫描近场光学显微镜242

6.1 概论242

6.2 扫描共焦显微镜246

6.2.1 扫描共焦显微镜原理、特性246

6.2.2 扫描共焦显微镜结构249

6.2.3 时间分辨荧光扫描共焦显微镜251

6.3 扫描相位差分干涉测量显微镜253

6.3.1 全光纤三维分辨干涉显微镜253

6.3.2 扫描干涉无孔径近场光学显微镜256

6.4 扫描近场光学显微镜258

6.4.1 发展历史258

6.4.2 “电子隧道／近场光学”扫描显微镜260

6.4.3 “原子力／近场光学”扫描显微镜261

6.4.4 “剪切力／近场光学”扫描显微镜264

6.4.5 SNOM理论现状267

6.5 纳米光学技术的兴起275

6.5.1 超高密度光存储276

6.5.2 光学镊子和μm-nm光学操作手280

第七章 光子扫描隧道显微镜294

7.1 综述294

7.2 光子隧道概念和PSTM的物理机制296

7.3 光子隧道信息的数学描述297

7.3.1 近似模型与菲涅耳公式297

7.3.2 全内反射和隐失波302

7.3.3 光子隧道信息表达式305

7.4 PSTM系统与成象模式311

7.4.1 光纤尖、光电系统和前置电路311

7.4.2 PSTM微机控制与图象系统313

7.4.3 成象模式和成象公式318

7.5 图象分解光子扫描隧道显微镜323

7.5.1 图象分解PSTM的原理324

7.5.2 图象分解联立方程的求解方法327

7.5.3 图象分解PSTM主机结构332

7.5.4 与其他光学显微成象术比较和发展前景333

第八章 带电粒子显微成象技术和扫描隧道显微镜340

8.1 电子显微成象技术进展340

8.1.1 电子显微镜概述340

8.1.2 电子显微成象物理过程342

8.1.3 透射电镜振幅象的分辨极限345

8.1.4 高分辨电子显微相衬成象技术及晶体样品电镜图象三维重建350

8.1.5 成象电子能量损失谱仪358

8.2 离子显微成象技术进展363

8.2.1 场离子显微镜和原子探针363

8.2.2 共振电离质谱仪单原子探测技术365

8.2.3 成象二次离子质谱仪367

8.2.4 I-SIMS与其他成象分析技术的比较和I-SIMS的应用375

8.3 扫描隧道显微镜379

8.3.1 发展概况379

8.3.2 STM的原理和结构381

8.3.3 STM的成象模式385

8.3.4 原子力显微镜和其他扫描探针显微镜389

8.4 纳米科技及其前景397

第九章 软X射线显微成象技术403

9.1 软X射线显微成象技术潜在优势403

9.2 软X射线光学407

9.2.1 界面的折射、反射与掠射407

9.2.2 软X射线空心光导408

9.2.3 波带板411

9.2.4 反射镜和分束器414

9.3 软X射线源417

9.3.1 同步辐射软X射线源417

9.3.2 X射线激光421

9.3.3 电子束靶低能X射线源424

9.3.4 脉冲等离子体X射线源430

9.4 X射线显微成象方法433

9.4.1 接触式X射线显微术433

9.4.2 投影式X射线显微术437

9.4.3 波带板全场成象X射线显微术438

9.4.4 波带板扫描X射线显微术439

9.4.5 X射线扫描光电子显微镜441

9.4.6 X射线吸收差元素成象和扫描X射线荧光显微镜443

9.4.7 X射线全息术444

9.5 近代低能X射线图象记录技术448

9.5.1 概况448

9.5.2 成象板技术449

9.5.3 采用象增强器的X射线图象记录系统453

9.5.4 CCD-X射线图象和能谱记录技术457

9.6 生物学应用中射线辐照损伤问题459

第十章 晶体衍射间接成象技术469

10.1 引言469

10.2 原子相干散射470

10.3 晶体及其衍射的数学描述473

10.4 X射线衍射和中子衍射测定晶体结构图象478

10.5 电子衍射成象489