全书分为六章。第一章“大自然中的稳定同位素”介绍了什么是稳定同位素，稳定同位素与放射性同位素的差异，以及稳定同位素的发现、获取和检测方法。第二章至第六章主要介绍稳定同位素在各个领域中的应用。第二章“生命健康的守护神”介绍了稳定同位素在医学诊断与治疗肿瘤方面的应用。第三章“食品安全的守护者”介绍了稳定同位素技术在食品安全检测中发挥的重要作用，能够从更高标准上保障食品的安全。第四章“生态环境的护航舰”介绍了稳定同位素技术在生态环境领域中的应用，特别精选了数个生态学、环境和地质科学中解决问题的实例。第五章“核能利用的关键材料”介绍了稳定同位素在核工业中的特殊功能以及广泛应用。第六章“探索未知世界”主要是介绍了稳定同位素在科技前沿以及宇宙探测等方面的应用案例。

章 大自然中的稳定同位素 001 节  原子家族的孪生兄弟   002 1.了解微观世界  002 2. 认识元素周期表  003 3. 同位素的发现  005 第二节  同位素的“变”与“不变”   007 1. 放射性同位素——超级变变变  007 2. 稳定同位素——亘古不变  010 第三节  稳定同位素的获取离不开化学工程   015 1. 稳定同位素的获取途径  015 2. 从原料到产品的进阶  020 第四节  稳定同位素检测技术——识别稳定同位素的眼睛     022 1. 质谱仪  023 2. 核磁共振谱仪  025 3. 红外光谱仪  025 第二章 生命健康的守护神 027 节  幽门螺旋杆菌的“侦察兵”   028 1. 现有诊断方法比较  028 2. 能力超强的“侦察兵”——13C-尿素  028 3. 13C-呼气检测临床研究新应用  030 第二节  疾病早期诊断——明察秋毫   030 1. 疾病诊断的火眼金睛——PET/CT  031 2. 18F-FDG从何而来  034 第三节  癌症治疗新利器   035 1. 氙同位素用于甲状腺癌治疗  035 2. 硼同位素用于治疗肿瘤  036 第四节  遗传病快速筛查及营养代谢的“量身定制”   039 1. 新生儿遗传代谢病筛查  039 2. 营养代谢的“量身定制”  042 第五节  神奇的低氘水   043 1. 水中贵族——低氘水  043 2. 低氘水的功效  046 第六节  测量人体健康与营养的“精准工具”  048 1. 利用稳定同位素示踪技术测量身体成分  049 2. 稳定同位素技术用于测量能量消耗  050 3. 评估人体中维生素A的状况  052 4. 测量人体氨基酸需求量  052 参考文献   054 第三章 食品安全的守护者 055 节  从吃得饱到吃得安全   056 1. 农兽药残留超标的检测  057 2. 非法及滥用添加剂的检测  061 3.“揪出”食品中隐藏的生物毒素  065 第二节  从吃得安全到吃得健康   068 1. 食物过敏原检测的利器  068 2. 食用油脂中有害物质的辨别  071 3. 食物中挥发性风味物质的检测  073 第三节  从吃得好到吃得真   073 1. 辨识真假的“火眼金睛”  074 2. 巧辨有机食品  075 3. 敢问高端美食何处来  077 4. 矿泉水水源产地大揭秘  078 参考文献   080 第四章 生态环境的护航舰 081 节  物质循环的“指纹标签”  082 1. 自然界的物质循环  082 2. 物质循环的“指纹标签”——同位素  085 第二节  植物体生长的“记录器”  087 1. 同位素与光合作用  087 2. 植物生长的“印迹”  089 第三节  精准施肥的“指示剂”  091 1.“功德无量”的化肥  091 2. 化肥施用多多益善？  091 3. 如何做到精准施肥？  092 第四节  生态研究的“好帮手”  096 1. 探究光合作用后的代谢过程  096 2. 跟踪稻田土壤中的反硝化作用  097 3. 探寻环境中硫的来源  097 第五节  环境污染物的溯源与降解   099 1. 大气中氮氧化物从哪里来  099 2. 虫子是如何“吃掉”塑料的  101 3. 污染物是怎么被降解的  103 第六节  水文地质研究中的稳定同位素   104 1.“拨云见山”的同位素水文地质学  105 2. 地下水的来源推断  106 3. 神奇的地质温度计  108 4. 预测隧道突水风险  108 参考文献   110 第五章 核能利用的关键材料 111 节  重水是核能利用的“调速器”   112 1. 第二次世界大战中的重水之战  112 2. 重水是核反应的中子减速剂  113 3. 重水是如何生产的  117 4. 重水与中国的核电之路  118 第二节  硼同位素是核反应的“控制棒”   119 1. 控制棒的核心原料——硼-10  119 2. 硼-11的妙用  120 第三节  稳定同位素为核聚变提供充足的“燃料”   121 1. 什么是核聚变  121 2. 核聚变燃料的提取  123 3. 无中子的核聚变  125 第四节  OLED材料   126 第五节  其他核能材料   128 1. 更快更强的硅-28半导体  128 2. 分毫不差的同位素原子钟  130 参考文献   132 第六章 探索未知世界 133 节  化学反应机理研究   134 1. 酯化反应的机理  135 2. 碳资源循环利用的机理  135 3. 百年难题“人工固氮”的机理  136 第二节  新药开发   137 1.“药半功倍”的氘代药物  137 2. 药物毒性的检测  141 3. 药代动力学研究  142 第三节  超极化磁共振人体成像   144 1. 氙-129超极化探针诊断肺癌  144 2. 碳-13超极化探针  148 第四节  毒品侦察   150 1. 毒品检验的常用分析方法  151 2. 痕量毒品鉴定的“新武器”  152 3. 毒品溯源推断的“利器”  153 4. 兴奋剂检测  155 第五节  导航定位   156 1. 激光陀螺是怎么工作的  157 2. 激光陀螺的应用  158 3. 核磁共振陀螺仪  160 第六节  宇宙探测   161 1. 暗物质探测  161 2. 无中微子双β衰变探测  164 3. 引力波探测  167 参考文献   168

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