簡介
《高級時間相關單光子計數技術》《高級時間相關單光子計數技術》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最新套用，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，《高級時間相關單光子計數技術》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器件的控制特徵和最佳化操作條件等。
《高級時間相關單光子計數技術》深入淺出，既把握了TCSPC的最新發展趨勢，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範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。
目錄
序
譯者序
中文版序
PrefacetoChineseEdition
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
2.4TCSPC技術
2.4.1基本原理
2.4.2TCSPC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基於電荷分配的技術
3.5.2基於脈衝延時的技術
3.6時間一標籤記錄
3.7多模組系統
第4章高級TCSPC系統的組成模組
4.1恆比鑑別器
4.2時間測量模組
4.2.1基於高速TAC-ADC原理的時間測量技術
4.2.2數位化TDC
4.2.3正弦波轉換
第5章現代TCSPC技術的套用
5.1傳統的螢光壽命實驗
5.1.1時間分辨螢光
5.1.2螢光壽命光譜儀
5.1.3螢光的去偏振效應
5.1.4再吸收和再發射
5.1.5高效探測系統
5.1.6儀器回響函式的測量
5.1.7最短可測的螢光壽命
5.1.8螢光各向異性
5.1.9時間分辨光譜
5.2多光譜螢光壽命實驗
5.3激發波長多路復用
5.4瞬態螢光壽命現象
5.4.1葉綠素瞬態螢光
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螢光
5.5.7小動物成像
5.5.8基於TCSPC的DOT的技術要點
5.6生物組織的自體螢光
5.6.1用多光譜TCSPC探測自體螢光
5.6.2雙光子自體螢光
5.6.3眼科成像
5.7TCSPC雷射掃描顯微技術
5.7.1雷射掃描顯微鏡
5.7.2用於雷射掃描顯微的壽命成像技術
5.7.3多維TCSPC的實現
5.7.4多光譜FLIM
5.7.5高計數率系統
5.7.6用TCSPCFLIM測量FRET
5.7.7TCSPC雷射掃描顯微鏡的技術細節
5.8其他TCSPC顯微技術
5.8.1基於樣品台掃描的TCSPC壽命成像
5.8.2顯微螢光測定法
5.8.3時間分辨掃描近場光學顯微技術
5.8.4TcSPC寬場顯微技術
5.9皮秒光子相關性
5.9.1反聚束實驗
5.9.2套用細節
5.10螢光相關光譜技術
5.10.1基於TCSPC的FCS／壽命複合實驗
5.10.2雷射掃描顯微鏡中的FCS
5.10.3套用技巧
5.11相關技術的複合
5.11.1皮秒相關與FCS的結合
5.11.2探測器時延信號的相關
5.11.3TCSPC模組的同步
5.12光子計數直方圖
5.13時間分辨單分子光譜
5.13.1(光子)爆發-積分螢光壽命實驗
5.13.2單分子識別
5.13.3單分子的多參量光譜分析
5.14TCsPC的其他套用
5.14.1基於二極體雷射器激發的雙光子螢光
5.14.2遙感
5.14.3雷射測距
5.14.4正電子壽命實驗
5.14.5阻擋放電的診斷
5.14.6聲致發光
5.14.7TCSPC示波器
第6章用於光子計數的探測器
6.1探測器原理
6.1.1傳統的光電倍增管
6.1.2通道和微通道PMT
6.1.3位置敏感PMT
6.1.4單光子雪崩光電二極體
6.1.5混合型PMT
6.1.6其他探測器原理
6.2探測器的特性
6.2.1增益
6.2.2單電子回響
6.2.3信號渡越時間
6.2.4渡越時間漲落
6.2.5脈衝振幅抖動
6.2.6陰極效率
6.2.7暗計數率
6.2.8脈衝後效應的機率
6.2.9預脈衝
6.3PMT參數的測量
6.3.1單電子回響
6.3.2渡越時間漲落
6.3.3脈衝幅值分布
6.3.4脈衝後效應幾率
6.3.5光照靈敏度和量子效率
6.4所選探測器的光子計數性能
6.4.1MCP-PMT
6.4.2帶有GaAs陰極的製冷PMT模組
6.4.3帶有內部鑑別器的PMT模組
6.4.4TO-8封裝中的微型PMT
6.4.5光感測器模組
6.4.6多陽極PMT
6.4.7線聚焦PMT
6.4.8側窗式PMT
6.4.9通道光電倍增管
6.4.10單光子雪崩光電二極體
第7章TCsPC實驗的實際操作
7.1激發光源
7.2光學系統
7.2.1透鏡
7.2.2濾光片
7.2.3分束鏡
7.2.4單色儀和多色儀
7.2.5光纖
7.2.6光學系統中的反射
7.2.7擋板、孔徑光闌和視場光闌
7.2.8探測器
7.2.9探測器的選擇
7.2.10PMT的快速檢測
7.2.11與信號有關的背景噪聲
7.2.12PMT的不穩定性
7.2.13定時穩定性
7.2.14PMT的分壓器
7.2.15前置放大器
7.3探測器的控制和過載保護
7.4產生同步信號
7.5系統連線
7.5.1連線器系統
7.5.2電纜
7.5.3衰減器和功率分配器
7.5.4禁止和接地
7.6安全事項
7.7TcSPC系統參數的設定
7.7.1探測器通道中cFD的最佳化
7.7.2參考CFD
7.7.3調節探測器和參考通道中的延遲
7.7.4選擇TAc參數
7.8微分非線性
7.9TCSPC系統的計數損失
7.9.1經典的堆積效應
7.9.2計數損失
7.9.3與死時間相關的信號失真
7.10時問標尺的校準
第8章結語
參考文獻
英漢辭彙對照
彩圖
前言
時間相關單光子計數（time-correlatedsinglephotonCounting，TCSPC）技術是一項具有驚人靈敏度的技術，在記錄低強度的光信號時可以達到皮秒量級的時間解析度，並且準確度極高。TCSPC技術是20世紀60年代晚期開始出現的，最早發源於對原子核激發態的測量。在很長一段時間裡，TCSPC技術主要用於記錄溶液中有機染料的螢光衰減曲線。然而，在七八十年代，由於光源的強度和重複頻率低，而且電子學領域發展緩慢，TCSPC的信號採集需要很長的時間。更重要的是，傳統的TCSPC技術本質上是一維的，也就是說，TCSPC只能記錄周期性光信號的波形。
近十年來，TCSPC技術取得了驚人的發展。基於新的轉化原理，信號採集時間已經比原來縮短了100倍。而且，先進的TCSPC技術將信號視為一個多維的光子分布，這個分布的自變數可以是多種不同的參數，例如相對於激發脈衝的時間、空問坐標、波長、偏振，或者相對於實驗開始的時間等。光子的這些參數可以在一個較長的時間內進行積累，也可以逐個光子進行記錄和分析。
然而，先進的TCSPC技術的這種多維特性還沒有普及開來，因此其套用也尚未被有效開發。本書旨在幫助現有的和潛在的TCSPC用戶更好地了解他們的設備，設計新的實驗，從而獲得新的科研成果。
在此，我要感謝我的朋友——深圳大學的屈軍樂教授將本書翻譯成中文。屈教授是生物光子學技術方面的專家，他使用TCSPC技術已有多年。
