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出版者:Society of Photo Optical

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1992-02

价格:USD 53.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819406842

丛书系列:

图书标签:

• Scanning Microscopy
• Microscopy
• Instrumentation
• Scanning Probe Microscopy
• Electron Microscopy
• Surface Analysis
• Materials Science
• Nanotechnology
• Physics
• Engineering

新视野：光电成像与微纳加工技术深度探索 导言：跨越尺度的革命 在当代科学研究与工业应用中，我们对物质世界进行观测和操控的能力，直接决定了我们能够达成的技术深度与创新高度。从宏观世界的复杂系统分析到原子尺度的精密制造，对“看清”和“做出”的需求从未停歇。本书《新视野：光电成像与微纳加工技术深度探索》旨在提供一个全面而深入的视角，聚焦于超越传统显微成像范畴，以及在亚微米甚至纳米尺度上实现精确结构构建的前沿技术群落。 本书的撰写，立足于当前物理学、材料科学、生物医学工程交叉领域最迫切需要解决的问题——如何以更高的分辨率、更快的速度、更低的损伤，实现对动态过程的实时监测，以及如何以前所未有的精度在材料表面或内部刻画出具有特定功能的结构。我们不会深入探讨诸如聚焦离子束（FIB）或传统的扫描电子显微镜（SEM）等成熟技术的基础原理（这些内容在其他专著中已有详尽论述），而是将重点放在那些正在重塑实验范式、引领下一代技术进步的创新性方法和系统集成上。 第一部分：超分辨成像的极限突破与应用拓展 本部分将彻底摒弃衍射极限的束缚，深入剖析当前光场调控技术如何实现对空间信息的极致解码。我们关注的重点在于信息获取的维度扩展，而非单纯的仪器构造细节。 第一章：相位恢复与计算层析成像（Phase Retrieval and Computational Tomography） 传统光学成像依赖于幅度（Intensity）信息的捕获，而忽略了相位（Phase）信息中蕴含的大量关键数据，尤其是在活体、低对比度或高散射介质中。本章将详尽解析基于迭代算法（如误差扩散法、混合输入输出法）的纯相位成像技术。我们将重点探讨： 1. 非周期性物体的迭代求解策略：如何设计合适的约束条件（如稀疏性约束、凸性约束）来加速收敛并提高重建质量，特别是在信噪比（SNR）极低的环境下。 2. 多角度/多焦平面数据的融合与三维重建：如何利用计算框架将来自不同测量设置（如不同照明角度、不同层面的焦点数据）的信息进行有效整合，实现真正的无标记物体的三维相位信息恢复。 3. 实时相位成像的硬件加速：探讨基于FPGA或GPU加速的实时相位恢复算法部署，以满足高通量筛选和快速生物过程监测的需求。 第二章：先进光场调控与信息编码技术 超越简单的聚焦，本章探讨如何利用空间光调制器（SLM）和复杂波前整形技术，在采集端实现信息的高效编码与解码。 1. 空分复用（SDM）在成像中的应用：讨论如何通过引入特定的空间调制函数（如格里诺函数或Lattice光束），将多个独立信息通道映射到同一个物理探测器上，实现信息采集效率的提升。重点分析其在降低光毒性（Phototoxicity）方面的潜力。 2. 时间/频率编码显微技术：深入解析基于飞秒激光脉冲的超快现象成像，特别是拉曼信号和瞬态吸收光谱（TA）在时间维度上进行信息压缩和高信噪比采样的机制。我们将详细比较频域分辨与时域分辨在区分结构与化学信息上的优劣。 3. 深度依赖的深度信息编码：探讨基于光场显微技术（Light Field Microscopy, LFM）的最新进展，如何通过引入高阶像差或特定的深度滤波器，实现对三维结构的快速、全视场捕获，以及如何利用深度学习技术校正LFM固有的分辨率损失问题。 第二部分：微纳尺度下的材料构造与表征 本部分将焦点转移到如何利用高度集中的能量源或精确控制的物理场，在微米到纳米尺度上构建具有特定拓扑或功能的材料结构，并同步对其结构进行即时验证。 第三章：基于能量束的精密刻蚀与沉积动力学 本章关注的是高能粒子束或高密度光束与物质相互作用的动力学模型，并将其转化为可控的制造工艺。 1. 多物理场耦合的损伤模型：不同于传统的经验模型，本章将探讨如何利用分子动力学（MD）和密度泛函理论（DFT）耦合，精确预测高剂量离子束或电子束轰击下材料的溅射阈值、缺陷生成率和扩散机制，从而优化刻蚀的侧壁粗糙度。 2. 定向自组装与受控生长：研究如何利用微纳尺度的模板或界面能量梯度，诱导纳米颗粒或高分子链的定向排列。重点讨论如何利用光热效应或电场梯度来动态控制自组装的前沿，实现非平衡态结构的稳定构建。 3. 纳米尺度沉积的原子层控制：聚焦于利用超短脉冲激光诱导的等离子体增强化学气相沉积（LC-PECVD），分析等离子体鞘层结构、电子温度分布对薄膜组分和晶相的影响，旨在实现单层乃至亚单层厚度的精确控制。 第四章：集成系统与智能反馈制造 制造的精度最终依赖于实时反馈和智能决策。本部分探讨将先进的传感、表征与制造模块紧密集成的前沿系统。 1. 原位（In-situ）表征集成框架：讨论如何在制造过程的真空或高压环境中，无缝集成高分辨率的能量分散光谱仪（EDS）或拉曼探针，实时监测材料成分和应力状态的变化，而不会干扰主工艺束的运行。 2. 拓扑优化与制造路径规划：介绍如何结合有限元分析（FEA）和拓扑优化算法，设计出满足特定力学、光学或热学性能要求的微纳结构几何形状。更进一步，讨论如何将优化结果逆向转化为制造设备的运动路径（例如，多光束曝光的序列优化）。 3. 机器人化与自动化制造单元：展望高度自动化的微纳制造平台。这包括如何设计能够自主识别制造缺陷、自动调整工艺参数（如束流、温度、流速）以维持产品良率的闭环控制系统。重点分析数据驱动的工艺窗口探索方法。 结语：面向未来的集成化科学 《新视野：光电成像与微纳加工技术深度探索》旨在为跨学科研究人员提供一套理解和应用最前沿光电与制造技术的工具箱。本书强调的是信息与物质的交互作用，即我们如何更有效地从物质中提取信息，以及如何更精准地利用能量和信息来塑造物质。全书贯穿的理念是：未来的重大突破将来自于高度复杂的、软硬件紧密耦合的、以计算为核心的集成系统。本书期望激发读者对现有范式的挑战，并引导他们在这些新兴领域中进行原创性的探索。

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