光致微纳空化气泡产生、机理、监测与生物医学应用

作者: 张镇西 , 王晶 , 王思琪 , 梁晓轩 , 付磊

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2023-04

版次: 1

ISBN: 9787302626879

定价: 109.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 工程技术

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本书探讨了激光诱导光致击穿空化气泡（即光致空泡），以及纳米颗粒介导的光热空化气泡（即热致空泡）的产生机理，系统论述了以经典等离子体为特征的光致空泡以及以等离子激元共振吸收为特点的热致空泡的物理机理。从理论和实验两方面比较了光致空泡与热致空泡在空化、声学方面的异同。全书遵循光致空泡及热致空泡的能量沉积、空化以及光声过程展开论述，涵盖了基础概念与原理、数学模型构建、实验系统搭建等多尺度、多物理理论及实验方法的研究。对空化气泡在生物医学领域的应用展开探讨并进行了展望。张镇西,博士，教授，博士生导师。1990年，毕业于西安交通大学，获生物医学工程及仪器博士学位。目前主要研究方向为生物医学光子学影像与光谱分析技术、光生物物理学与生物光量子调控技术。作为课题负责人承担国家级项目11项，其中国家重大科研仪器研制项目1项，重点项目1项，面上项目2项。主编出版学术著作7本，其中《纳米光子学》获得2010年度引进版科技类优秀图书奖，《医学纳米技术与纳米医学》获得2013年度引进版科技类优秀图书奖。第1章光致微纳米空化气泡导言

1.1激光诱导光致击穿空化气泡

1.2纳米颗粒介导光热空化气泡

1.3本章小结

参考文献

第2章激光诱导光致击穿空化气泡理论基础

2.1概述

2.2液态水电子能带结构

2.2.1单个水分子的电子能级结构及液态水几何拓扑结构

2.2.2瞬态溶剂化电子及液态水能带结构

2.3激光诱导水中导带电子能量谱

2.3.1简化多速率方程及渐近式单速率方程

2.3.2复杂多速率方程

2.4激光诱导等离子形成及温度演化模型

2.4.1等离子体形成模型

2.4.2温度演变模型

2.5蒸气核体积、平均温度及压力演变

2.6本章小结

参考文献

第3章纳米颗粒介导光热空泡理论基础

3.1概述

3.2激光等离子激元的光谱性质

3.3脉冲激光辐射纳米颗粒的传热模型

3.3.1传统双温度模型

3.3.2改进型双温度模型

3.4本章小结

参考文献

第4章空化气泡理论基础

4.1概述

4.2空化气泡形成及其阈值

4.3空化气泡流体力学模型

4.4空化气泡与有形波束相互作用模型

4.4.1经典米氏理论

4.4.2广义洛伦兹-米氏理论

4.5本章小结

参考文献

第5章空化气泡检测原理及实验系统平台

5.1概述

5.2多模态泵浦-探测实验系统

5.3泵浦激光系统

5.4纳秒闪光灯高速摄影模块

5.5光偏转检测技术

5.6空化气泡高速摄影机直接成像技术

5.7等离子体摄影术

5.7.1等离子体摄影术及阈值标准

5.7.2纳秒激光诱导等离子体形态

5.8光声检测技术

5.8.1热致空化气泡声波的特点

5.8.2光致空化气泡声波的特点

5.9本章小结

参考文献

第6章空化气泡形成阈值及机理分析

6.1概述

6.2激光诱导光致击穿空泡阈值

6.2.1纳秒OPO激光水中光致击穿阈值及机理分析

6.2.2飞秒OPA激光水中光致击穿阈值及机理分析

6.3纳米颗粒介导热致空泡阈值

6.3.1微纳尺度下固-液面传热

6.3.2热致空泡的形成阈值

6.3.3热致空泡成因及影响因素

6.4本章小结

参考文献

第7章空化气泡随激光能量演变的机理分析

7.1概述

7.2激光诱导等离子体形成模块的模拟结果

7.3飞秒纳秒光致击穿时间演变动力学分析

7.4飞秒纳秒光致击穿辐照度相关动力学分析

7.5光致空泡半径随激光能量变化规律

7.6本章小结

参考文献

第8章空化气泡的声学效应

8.1概述

8.2光致击穿的冲击波基本理论

8.2.1光致击穿的击穿冲击波

8.2.2光致击穿的坍塌冲击波

8.3光致击穿过程的能量转移

8.4本章小结

参考文献

第9章空化气泡在生物医学中的应用

9.1引言

9.2跨膜药物的递送

9.3细胞微手术

9.4光致空化气泡的其他应用

参考文献
内容简介:
本书探讨了激光诱导光致击穿空化气泡（即光致空泡），以及纳米颗粒介导的光热空化气泡（即热致空泡）的产生机理，系统论述了以经典等离子体为特征的光致空泡以及以等离子激元共振吸收为特点的热致空泡的物理机理。从理论和实验两方面比较了光致空泡与热致空泡在空化、声学方面的异同。全书遵循光致空泡及热致空泡的能量沉积、空化以及光声过程展开论述，涵盖了基础概念与原理、数学模型构建、实验系统搭建等多尺度、多物理理论及实验方法的研究。对空化气泡在生物医学领域的应用展开探讨并进行了展望。
作者简介:
张镇西,博士，教授，博士生导师。1990年，毕业于西安交通大学，获生物医学工程及仪器博士学位。目前主要研究方向为生物医学光子学影像与光谱分析技术、光生物物理学与生物光量子调控技术。作为课题负责人承担国家级项目11项，其中国家重大科研仪器研制项目1项，重点项目1项，面上项目2项。主编出版学术著作7本，其中《纳米光子学》获得2010年度引进版科技类优秀图书奖，《医学纳米技术与纳米医学》获得2013年度引进版科技类优秀图书奖。
目录:
第1章光致微纳米空化气泡导言

1.1激光诱导光致击穿空化气泡

1.2纳米颗粒介导光热空化气泡

1.3本章小结

参考文献

第2章激光诱导光致击穿空化气泡理论基础

2.1概述

2.2液态水电子能带结构

2.2.1单个水分子的电子能级结构及液态水几何拓扑结构

2.2.2瞬态溶剂化电子及液态水能带结构

2.3激光诱导水中导带电子能量谱

2.3.1简化多速率方程及渐近式单速率方程

2.3.2复杂多速率方程

2.4激光诱导等离子形成及温度演化模型

2.4.1等离子体形成模型

2.4.2温度演变模型

2.5蒸气核体积、平均温度及压力演变

2.6本章小结

参考文献

第3章纳米颗粒介导光热空泡理论基础

3.1概述

3.2激光等离子激元的光谱性质

3.3脉冲激光辐射纳米颗粒的传热模型

3.3.1传统双温度模型

3.3.2改进型双温度模型

3.4本章小结

参考文献

第4章空化气泡理论基础

4.1概述

4.2空化气泡形成及其阈值

4.3空化气泡流体力学模型

4.4空化气泡与有形波束相互作用模型

4.4.1经典米氏理论

4.4.2广义洛伦兹-米氏理论

4.5本章小结

参考文献

第5章空化气泡检测原理及实验系统平台

5.1概述

5.2多模态泵浦-探测实验系统

5.3泵浦激光系统

5.4纳秒闪光灯高速摄影模块

5.5光偏转检测技术

5.6空化气泡高速摄影机直接成像技术

5.7等离子体摄影术

5.7.1等离子体摄影术及阈值标准

5.7.2纳秒激光诱导等离子体形态

5.8光声检测技术

5.8.1热致空化气泡声波的特点

5.8.2光致空化气泡声波的特点

5.9本章小结

参考文献

第6章空化气泡形成阈值及机理分析

6.1概述

6.2激光诱导光致击穿空泡阈值

6.2.1纳秒OPO激光水中光致击穿阈值及机理分析

6.2.2飞秒OPA激光水中光致击穿阈值及机理分析

6.3纳米颗粒介导热致空泡阈值

6.3.1微纳尺度下固-液面传热

6.3.2热致空泡的形成阈值

6.3.3热致空泡成因及影响因素

6.4本章小结

参考文献

第7章空化气泡随激光能量演变的机理分析

7.1概述

7.2激光诱导等离子体形成模块的模拟结果

7.3飞秒纳秒光致击穿时间演变动力学分析

7.4飞秒纳秒光致击穿辐照度相关动力学分析

7.5光致空泡半径随激光能量变化规律

7.6本章小结

参考文献

第8章空化气泡的声学效应

8.1概述

8.2光致击穿的冲击波基本理论

8.2.1光致击穿的击穿冲击波

8.2.2光致击穿的坍塌冲击波

8.3光致击穿过程的能量转移

8.4本章小结

参考文献

第9章空化气泡在生物医学中的应用

9.1引言

9.2跨膜药物的递送

9.3细胞微手术

9.4光致空化气泡的其他应用

参考文献