| 摘要 | 第16-20页 |
| ABSTRACT | 第20-24页 |
| 第一章 绪论 | 第25-47页 |
| §1.1 X射线自由电子激光 | 第25-35页 |
| §1.1.1 引言 | 第25-27页 |
| §1.1.2 自由电子激光的简要发展史 | 第27-31页 |
| §1.1.3 X射线自由电子激光的物理原理 | 第31-32页 |
| §1.1.4 X射线自由电子激光的主要性质 | 第32-34页 |
| §1.1.5 X射线自由电子激光的科学前景 | 第34-35页 |
| §1.2 单颗粒成像 | 第35-41页 |
| §1.2.1 单颗粒成像与X射线自由电子激光 | 第35-38页 |
| §1.2.2 单颗粒成像在材料学中的应用 | 第38-39页 |
| §1.2.3 单颗粒成像在生物学中的应用 | 第39-40页 |
| §1.2.4 单颗粒成像在动态过程研究中的应用 | 第40-41页 |
| §1.3 单颗粒成像研究的新起点 | 第41-43页 |
| §1.3.1 单颗粒成像国际合作小组 | 第41-42页 |
| §1.3.2 单颗粒成像国际合作的研究目标 | 第42页 |
| §1.3.3 单颗粒成像国际合作的研究路线 | 第42页 |
| §1.3.4 单颗粒成像国际合作的研究现状 | 第42-43页 |
| §1.4 单颗粒成像的技术与工程挑战 | 第43-45页 |
| §1.5 本论文拟解决的问题 | 第45-47页 |
| 第二章 单颗粒成像的物理原理 | 第47-59页 |
| §2.1 电磁波 | 第47-48页 |
| §2.2 光与物质的相互作用 | 第48-52页 |
| §2.2.1 自由电子的散射 | 第48-49页 |
| §2.2.2 双体的散射 | 第49-50页 |
| §2.2.3 多电子的散射 | 第50-52页 |
| §2.3 辐射损伤 | 第52页 |
| §2.4 可复制性物体 | 第52-53页 |
| §2.5 相干衍射理论 | 第53-54页 |
| §2.6 过度取样理论 | 第54-55页 |
| §2.7 数据获取 | 第55-56页 |
| §2.8 丢失数据 | 第56页 |
| §2.9 饱和数据 | 第56-57页 |
| §2.10 相位恢复迭代算法 | 第57-59页 |
| 第三章 光子能量与样品尺寸对单颗粒成像影响的研究 | 第59-73页 |
| §3.1 单颗粒成像 | 第59-61页 |
| §3.2 光子能量选取原则 | 第61-62页 |
| §3.3 相干X射线成像实验站 | 第62-63页 |
| §3.4 不同光子能量的影响 | 第63-71页 |
| §3.4.1 金属纳米结构 | 第63-68页 |
| §3.4.2 生物病毒颗粒 | 第68-71页 |
| §3.5 不同样品尺寸的影响 | 第71-73页 |
| 第四章 样品传输装置噪音与单颗粒成像研究 | 第73-82页 |
| §4.1 样品传输装置 | 第73-75页 |
| §4.1.1 样品传输装置的种类 | 第73-74页 |
| §4.1.2 样品传输装置的优缺点 | 第74-75页 |
| §4.2 原子、分子与光学实验站 | 第75-76页 |
| §4.3 样品传输装置测试 | 第76-81页 |
| §4.3.1 实验样品与参数 | 第76-77页 |
| §4.3.2 衍射背底数据的筛选 | 第77-79页 |
| §4.3.3 衍射噪音对比 | 第79-81页 |
| §4.4 小结 | 第81-82页 |
| 第五章 基于扩散映射的单颗粒衍射图样分类 | 第82-90页 |
| §5.1 单颗粒衍射图样分类问题的产生 | 第82-83页 |
| §5.2 流形学习 | 第83-84页 |
| §5.3 降维 | 第84-85页 |
| §5.4 扩散映射 | 第85-86页 |
| §5.5 对PR772病毒颗粒的分类 | 第86-90页 |
| 第六章 DNA自组装结构的单颗粒成像研究 | 第90-114页 |
| §6.1 DNA自组装结构 | 第90页 |
| §6.2 Au-DNA自组装结构的单颗粒成像实验 | 第90-103页 |
| §6.2.1 实验样品 | 第90-92页 |
| §6.2.2 实验参数 | 第92-93页 |
| §6.2.3 数据处理 | 第93-94页 |
| §6.2.4 相位恢复 | 第94-97页 |
| §6.2.5 理论分析 | 第97-103页 |
| §6.3 DNA自组装结构实际成像条件下的数值模拟 | 第103-113页 |
| §6.3.1 模拟方法的建立 | 第103-104页 |
| §6.3.2 无噪音下的数值模拟 | 第104-107页 |
| §6.3.3 噪音下的数值模拟 | 第107-112页 |
| §6.3.4 相位恢复尝试 | 第112-113页 |
| §6.4 小结 | 第113-114页 |
| 第七章 直线加速器相干光源MFX实验站光学调试 | 第114-134页 |
| §7.1 串行飞秒晶体学 | 第114-115页 |
| §7.2 大分子飞秒晶体学实验站 | 第115-118页 |
| §7.3 大分子飞秒晶体学实验站的光学调试目标 | 第118页 |
| §7.4 调试流程 | 第118-119页 |
| §7.5 光学成像系统性能评估 | 第119-123页 |
| §7.5.1 调制传输函数 | 第119-120页 |
| §7.5.2 USAF1951标准测试卡成像 | 第120-121页 |
| §7.5.3 成像系统分辨率的复核 | 第121-123页 |
| §7.6 X射线自由电子激光聚焦光斑评估 | 第123-129页 |
| §7.6.1 聚焦光斑的二维高斯拟合 | 第123-125页 |
| §7.6.2 聚焦光斑的去卷积操作 | 第125-126页 |
| §7.6.3 基于光学传输矩阵理论的拟合 | 第126-127页 |
| §7.6.4 常用光子能量下聚焦光斑的评估 | 第127-129页 |
| §7.7 MFX实验站光学系统效率评估 | 第129-134页 |
| 第八章 单颗粒成像实验站概念设计 | 第134-166页 |
| §8.1 硬X射线自由电子激光装置 | 第134-136页 |
| §8.1.1 装置简介 | 第134页 |
| §8.1.2 装置主要参数 | 第134-135页 |
| §8.1.3 装置布局 | 第135-136页 |
| §8.2 单颗粒成像实验站 | 第136-137页 |
| §8.2.1 实验站的科学意义 | 第136页 |
| §8.2.2 实验站的应用领域 | 第136-137页 |
| §8.2.3 实验站的主要实验方法 | 第137页 |
| §8.3 单颗粒成像实验站的概念设计方案 | 第137-143页 |
| §8.3.1 实验站的设计原则 | 第137-138页 |
| §8.3.2 实验站的设计思路 | 第138页 |
| §8.3.3 实验站的总体布局 | 第138-141页 |
| §8.3.4 实验站的主要参数 | 第141-142页 |
| §8.3.5 实验站的关键系统与设备 | 第142-143页 |
| §8.4 单颗粒成像实验站的概念设计 | 第143-165页 |
| §8.4.1 聚焦光学系统 | 第143-145页 |
| §8.4.2 常规光学系统 | 第145-150页 |
| §8.4.3 光学诊断系统 | 第150-155页 |
| §8.4.4 样品传输装置 | 第155-159页 |
| §8.4.5 实验腔系统 | 第159-161页 |
| §8.4.6 探测器系统 | 第161-163页 |
| §8.4.7 光学激光系统 | 第163-164页 |
| §8.4.8 DAQ系统 | 第164-165页 |
| §8.5 其他 | 第165-166页 |
| 第九章 总结与展望 | 第166-170页 |
| §9.1 总结 | 第166-167页 |
| §9.2 论文的创新之处 | 第167-168页 |
| §9.3 论文的不足之处 | 第168页 |
| §9.4 下一步工作 | 第168-169页 |
| §9.5 展望 | 第169-170页 |
| 参考文献 | 第170-188页 |
| 教育经历 | 第188-189页 |
| 攻读学位期间发表的论文 | 第189-191页 |
| 攻读学位期间获得的奖励 | 第191-192页 |
| 攻读学位期间参与的项目 | 第192-193页 |
| 攻读学位期间参与的主要会议 | 第193-194页 |
| 致谢 | 第194-196页 |
| 附录 | 第196-197页 |
| 论文一 | 第197-207页 |
| 论文二 | 第207-235页 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 | 第235页 |