本书从光散射理论的起源到当今高科技的最新应用技术，较为系统地介绍了弹性光散射理论及其相关理论的主要应用。本书主要以生物细胞为应用对象，详细介绍散射理论（Mie散射、Rayleigh散射、衍射），生物细胞的建模方法及其近似散射理论，细胞散射特征分析，多体散射及其特征反演方法，虚拟仿真实验方法，透射光细胞相位成像理论及其应用技术，基于光散射理论下的流式细胞检测技术、尿沉渣检测技术、粒度分布分析仪等应用技术。
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前言
第1章 光散射理论及其应用技术概论 1
1.1 光散射理论的发展简史 1
1.2 光散射理论的主要分类 2
1.2.1 弹性光散射 2
1.2.2 非弹性光散射 2
1.2.3 关于光散射的几个主要概念 3
1.3 光散射理论的主要应用 4
1.3.1 散射技术在细胞分类计数中的应用 4
1.3.2 光散射技术在尿沉渣检测中的应用 6
1.3.3 光散射技术在粒子计数中的应用 6
1.3.4 细胞分类识别的其他光散射应用技术 8
1.4 生物细胞光相位成像检测技术概况 10
1.4.1 定性相位成像技术 11
1.4.2 定量相位成像技术 11
参考文献 15
第2章 散射理论基础 19
2.1 麦克斯韦方程组 19
2.2 光波与介质相互作用 20
2.2.1 非耗散介质 20
2.2.2 耗散介质 21
2.3 散射相关的基本物理量 21
2.3.1 散射截面Csca与散射系数Qsca 22
2.3.2 吸收截面Cabs与吸收系数Qabs 22
2.3.3 消光截面Cext与消光系数Qext 22
2.3.4 散射振幅函数、强度函数及其与诸系数的关系 23
2.3.5 颗粒群的散射截面和消光截面 24
2.3.6 颗粒散射与吸收的消光定律 24
2.3.7 光的偏振性 25
参考文献 26
第3章 散射理论 27
3.1 Mie散射公式 27
3.1.1 光散射矢量波描述 27
3.1.2 球形颗粒Mie散射公式 28
3.1.3 高斯波束下的球形颗粒散射 30
3.2 Mie散射算法 33
3.2.1 Mie系数选代计算的算法 33
3.2.2 散射振幅和光散射强度的算法 35
3.2.3 效率参数的算法 35
3.3 Mie散射规律分析 37
3.3.1 光散射强度分布特征分析 37
3.3.2 偏振与波长的特征 37
3.3.3 散射理论的适用范围 40
3.4 Rayleigh散射公式 40
3.5 衍射散射理论 41
3.5.1 衍射散射概述 41
3.5.2 基尔霍夫衍射理论 43
3.5.3 夫琅禾费圆孔衍射 44
3.5.4 巴比涅原理和多颗粒的衍射 46
3.5.5 从Mie散射到衍射散射 47
参考文献 49
第4章 光学建模及其散射近似理论 51
4.1 球形模型及其光散射 51
4.1.1 单球形模型及其散射近似 51
4.1.2 双球核式模型及其散射近似 53
4.2 椭球模型及其散射近似 54
4.2.1 椭球模型 54
4.2.2 单椭球模型下的近似理论及其散射分布特征 56
4.2.3 双椭球模型下的近似理论及其散射分布特征 61
4.3 有核双层偏心球模型及其散射 71
4.3.1 双层偏心球模型及其几何散射理论 72
4.3.2 双层偏心球模型下的光散射近似理论 74
4.3.3 算法流程及参数选择 77
4.4 光散射调制与细胞物理参量的关系 79
4.4.1 单核细胞光散射调制及其物理机理 79
4.4.2 次低频调制与细胞形态的关系 81
4.4.3 高频调制与细胞形态的关系 83
参考文献 84
第5章 多体散射及其反演方法 87
5.1 基于Shifrin变换下的颗粒群尺度分布测试法 87
5.1.1 密集颗粒群的近前向散射 87
5.1.2 基于Shifrin变换下的反由方法 88
5.1.3 扩展衍射法测量下限的半经验方法 89
5.1.4 颗粒群粒径分布反演理论的实现方法 92
5.2 颗位群特征概率分布函数及反演方法 94
5.2.1 EPO面半椭圆组合模型及其散射理论 94
5.2.2 形貌概率分布函数P（n）和形貌影响因子函数T（n） 96
5.2.3 粒径、形貌概率分布函数P（d，n）及其反演方程 97
5.3 其他反演方法及其理论概述 99
5.3.1 积分变换法 99
5.3.2 病态方程求解法 101
5.3.3 遗传反演算法 104
5.4 基于辐射传播方程的复散射理论 105
5.5 任意形体颗粒群的多重光散射 107
参考文献 109
第6章 光散射虚拟仿真应用技术 112
6.1 虚拟仿真系统 112
6.1.1 虚拟仿真系统概述 112
6.1.2 虚拟仿真系统的基本理论 113
6.1.3 虚拟仿真系统基本功能模块 115
6.2 仿真实验方法及其结果分析 118
6.2.1 劈尖与圆盘模型的相位仿真与结果 118
6.2.2 球模型的散射仿真与结果分析 120
6.2.3 核式模型的散射仿真与结果分析 123
6.3 虚拟仿真的其他应用范例 125
6.3.1 红细胞模型及其仿真结果 125
6.3.2 白细胞模型及其仿真结果 129
参考文献 136
第7章 生物细胞成像理论与技术 138
7.1 细胞相位成像检测技术应用概况 138
7.2 相位成像主要理论及其技术 140
7.2.1 同轴定量相位成像 140
7.2.2 离轴定量相位成像 141
7.2.3 傅里叶变换光散射技术 143
7.3 细胞相位成像仿真计算 144
7.3.1 物光波的建立 145
7.3.2 干涉图的记录 146
7.3.3 相位的再现 147
7.4 相位成像与光散射技术的关系 149
参考文献 151
第8章 光散射理论的重要应用技术 155
8.1 流式细胞仪 155
8.1.1 流式细胞术基本原理 155
8.1.2 流式细胞仪基本结构 157
8.1.3 流式细胞术的数据分析 158
8.1.4 流式细胞仪的主要应用及发展 160
8.2 激光粒度仪 164
8.2.1 激光粒度仪原理 164
8.2.2 激光粒度仪光学结构 165
8.2.3 激光粒度仪的主要应用 168
8.3 尿沉渣分析仪 170
8.3.1 流式细胞术尿沉渣分析仪原理 171
8.3.2 流式细胞术尿沉渣分析仪的结构 171
8.4 其他光散射技术的应用 172
8.4.1 蒸发光散射检测器172
8.4.2 拉曼散射及其应用 173
参考文献 175
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