Fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) is increasingly used in biomedicine, material science, chemistry, and other related research fields, because of its advantages of high specificity and sensitivity in monitoring cellular microenvironments, studying interaction between proteins, metabolic state, screening drugs and analyzing their e±cacy, characterizing novel materials, and diagnosing early cancers. Understandably, there is a large interest in obtaining FLIM data within an acquisition time as short as possible. Consequently, there is currently a technology that advances towards faster and faster FLIM recording. However, the maximum speed of a recording technique is only part of the problem. The acquisition time of a FLIM image is a complex function of many factors. These include the photon rate that can be obtained from the sample, the amount of information a technique extracts from the decay functions, the e±ciency at which it determines fluorescence decay parameters from the recorded photons, the demands for the accuracy of these parameters, the number of pixels, and the lateral and axial resolutions that are obtained in biological materials. Starting from a discussion of the parameters which determine the acquisition time, this review will describe existing and emerging FLIM techniques and data analysis algorithms, and analyze their performance and recording speed in biological and biomedical applications.

为了解决像增强器在高重频下的成像应用问题, 建立了像增强器高重频特性成像实验平台, 并开展了ICCD相机双帧成像与曝光时间、双帧延迟时间之间关系的实验研究.实验结果表明ICCD相机第二帧成像问题是由第一帧曝光时像增强器饱和造成的, 增大CCD的AD采样增益可避免灰度值反转现象和“浮雕”效应.本文研究可为像增强器在高重频条件下的成像应用提供理论和实验依据.

高性能的分幅相机是强流脉冲电子束束参数测量及加速器调试中必不可少的一部分，为了满足这种要求，研制了一种新的高性能超高速的三分幅相机。该分幅相机采用一种成像质量较好的会聚光成像的全口径分光原理，由高速快门、科学电子耦合组件(CCD)相机及高速的控制器等组成，具有快门时间和幅间时间独立控制的能力，灵活的控制方式很好地满足了各种测试要求，并且在有效像面面积达到 Φ25 mm的情况下可以获得约 3 ns的最高快门速度和高于 30 lp/mm的像面空间分辨力。

高能强流脉冲电子束的束参数测量是加速器研制及调试中必不可少的一部分，它对测量设备的要求极高，必须具有高的时间分辨能力、较高的抗干扰能力及较高的灵敏度等性能。为了满足这种要求，研制了一种新的高性能超高速的三分幅相机。该分幅相机采用一种成像质量较好的会聚光成像的全口径分光原理，再结合高速的图像增强器、科学CCD相机及大规模集成电路等技术，使其具有了快门时间和幅间时间独立控制的能力，灵活的控制方式很好地满足了调试中的各种测试要求，并且在有效像面面积达到[Φ25 mm]的情况下可以获得约3 ns的最高快门速度以及好于35 lp/mm的像面空间分辨率，圆满地完成了强流脉冲电子束的调试工作。

针对～108帧/秒或更高速度上的超高速分幅摄影, 采用一种成像质量较好的基于会聚光中分光的全口径分光原理, 利用具有高速快门控制功能的像增强器、冷却型科学CCD相机、基于大规模可编程集成电路的高速控制器等部件, 研制成功了一种高性能的超高速三分幅相机.该分幅相机具有三幅图像的超快拍摄能力, 快门速度最高可达3 ns, 摄影速度则达到3.3×108帧/秒, 并且在较大范围内具有单独调节的能力；图像幅间间隔同时具有任意调节的能力, 从0 ns到秒级；有效像面面积达到Φ25 mm, 图像阵列为1 024×1 024；空间分辨率达到30 lp/mm, 同时具有较好的线性度和空间响应的均匀性, 满足了超高速、大幅面的分幅摄影要求.

提出了采用超快激光脉冲与光纤阵列形成的光延时、跟CCD相机相结合的方法，对门控型像增强器进行了开门时间的测量，分析了该测量方法的可行性，建立了门控型像增强器开门时间的测量系统。用该测量方法对超高速光电分幅相机中的门控型像增强器开门时间进行了测量，得到了10，20，30，50 ns档开门时间的实验图片，与所加的快高压脉冲时间12.5，18.5，28.75，48.6 ns相比较，开门时间的测量精度得到了提高，该测量方法可用于超高速光电分幅相机曝光时间的标定。

采用长焦距镜头的后工作空间全口径分光原理，利用门控型像增强器、CCD相机、基于大规模可编程集成电路的高速快门控制触发系统等部件，研制了具有较高时间分辨能力和高灵敏度的两分幅高速相机，并在此基础上建立了束参数的高速测量系统。两分幅相机的最高快门速度约3 ns，幅间间隔时间则具有以0.5 ns的步进进行调节的能力；快门时间及幅间间隔时间可以分别独立调节，最大可到1 s；同时具有较好的线性度和空间响应的均匀性，等效背景噪声低到约5 electrons·pixel-1·s-1，并且分幅相机灵敏度调节范围大。该系统一次可以拍摄两幅图像，图像阵列可达到1 024×1 024，满足神龙一号的各种测量要求。