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正文：打通固態(tài)照明的任督二脈

Be water, my friend

?打通固態(tài)光源的任督二脈?

隨著照明技術發(fā)展，具有一系列固態(tài)技術的復雜光引擎被用于熒光顯微鏡。這些顯微鏡光源的設計克服了汞弧燈和金屬鹵化燈的許多限制，使令人印象深刻的性能遠遠超過了這些早期的照明選擇。固態(tài)光引擎為熒光顯微鏡應用提供了高信噪比（SNRs）和分辨率、低檢測限制，以及增強的靈敏度和穩(wěn)定性；此外，還有高質(zhì)量的數(shù)據(jù)手機、壽命和成本效益。

(傳統(tǒng)汞弧燈，金屬鹵化物燈大集成，以壽命短、含汞、需長久維護為特點)而不同固態(tài)光源有如：

左：CoolLed顯微鏡熒光光源右：X-citeNOVEM 9通道LED照明系統(tǒng)（面向FISH/FURA-2/IR800激發(fā)）

蔡司Colibri 7熒光顯微成像LED光源

?虹科固態(tài)光引擎然而，要實現(xiàn)這種上述高性能的價值，照明器的輸出必須傳播到顯微鏡的樣品面。可以看到圖1的1,2標記點，我們對連接光引擎和顯微鏡樣品面的光路進行分析，發(fā)現(xiàn)這樣不僅能優(yōu)化儀器性能，也為解決照明問題提供了方案

圖1：虹科固態(tài)光引擎與倒置熒光顯微鏡的耦合。黃色標記的位置1-5對應于下面表格中用于光通量檢測的點。綠線表示從準直適配器輸入到樣品平面的光路方向。

是誰，在減弱我光

There she stood,in the dim light

?當發(fā)現(xiàn)樣品面的熒光激發(fā)不足時，人們便理所當然的將問題歸咎于使用的激發(fā)光源（而且也很常見）。但這種歸因通常是不恰當?shù)?，因為事實上，沿路的所?/span>能產(chǎn)生干預的光學元件都可能是起因。所以，要真正解決這個問題，需要對所有將照明輸出轉移到顯微鏡（見圖）上，并可能產(chǎn)生干預從而影響整個系統(tǒng)的光通量的光學元件，進行徹底的檢查。下表展示了從固態(tài)光引擎到顯微鏡樣品面的光通量的逐步分析。我們使用10倍物鏡（位置5A）在樣品平面測得的通量對應于15-50 mW/mm2的輻照度水平，很好地落在了寬視場熒光顯微鏡的要求范圍內(nèi)（1-100 mW/mm2）。

?圖 2:一個相干公司的FieldMax II-TO功率計，連接到一個PM3熱電堆探測器，產(chǎn)生了上述的功率測量結果（精度為±5 mW）。待測光源是虹科SPECTRA X固態(tài)光引擎，內(nèi)部有391/22nm、475/28nm、555/28nm和635/22nm（中心波長/半高寬）的激發(fā)濾光片。光引擎的輸出通過一個3mm直徑的液態(tài)光波導管和一個Lumencor準直適配器耦合到顯微鏡（Nikon Ti），然后逐次通過Semrock FF409/493/573/652-Di02四分色鏡和10X/0.5 NA或40X/0.75 NA的物鏡引導到樣品平面。對于熒光顯微鏡的應用，在不同波長下產(chǎn)生一定量的熒光發(fā)射所需的輻照度都是不一樣的，這是因為熒光發(fā)射強度取決于可被熒光團吸收的光子數(shù)量，在輻照度恒定的情況下，光子數(shù)量隨波長增加而增加。因此，在其他因素保持不變的情況下，用375nm的激發(fā)光產(chǎn)生一定的熒光強度水平所需的輻照度是750nm時的兩倍（2×375nm）。因此，在紅色光譜區(qū)（635/22nm；見表中最右邊一欄）較低的輻射通量水平在熒光顯微應用中并不沒有看起來那樣有害。盡管表中所示的輻射通量水平對于傳統(tǒng)的寬視場熒光顯微應用來說是綽綽有余的，但確實還存在可改進的地方。這種改進是針對兩個主要的應用要求。首先，要在更短的時間內(nèi)獲得更多的圖像而不影響信噪比的特性，需要從光源獲得更高的輻射通量，同時縮短相機的曝光時間。第二，許多提高寬視場熒光顯微鏡空間分辨率的技術涉及空間過濾照明?？臻g濾波產(chǎn)生的損失必須通過增加光源的輸出或改善其與顯微鏡的耦合來補償，或兩者兼而有之。

想更亮點，咋整?

Look within

?下面小編羅列一下，依次對光路路徑涉及的元件參考上述優(yōu)化后的照明效果。又可言為提高固態(tài)照明性能的招數(shù)，以下便是秘籍核心：——固態(tài)光引擎通過使用固態(tài)二極管激光光源，而不是本例中使用的虹科SPECTRA X光引擎中的非相干光源，可以實現(xiàn)輸出功率的改進（特別是在輻照度方面）。——光波導使用液態(tài)光波導管，可以長距離導光工作，為光引擎對顯微鏡的振動影響提供了隔離，也可以使光源置于遙遠的地方，遠離顯微鏡附近經(jīng)常擁擠的空間。然而，這些好處是以犧牲光引擎輸出的35-50%為代價的--盡管有一個足夠強大的光引擎，這些損失的重要性可能會得到改善。直徑較大的液體光波導管（例如，直徑是5mm而不是3mm）可以大大增加輻射通量，但這通常也需要重新設計顯微鏡的光路，以便將增加的輻射通量傳播到樣品平面。——準直管適配器與基于消色差透鏡的傳統(tǒng)設計相比，包含復眼透鏡的準直器可以提供卓越的光通量和空間均勻性。——物鏡在倒置熒光顯微鏡中，檢測到的熒光強度與物鏡數(shù)值孔徑（NA）的四次方成比例。因此，首選的物鏡是具有最高數(shù)值孔徑的，以提供足夠的工作距離。

打破桎梏，方能破繭成蝶

Shacklestrenghensincomplacence

??熒光顯微鏡的照明已經(jīng)經(jīng)歷了一個重大的模式轉變。傳統(tǒng)的電弧燈有很多局限性，且它們含有有毒害的汞蒸汽已為不爭的事實。另一方面，傳統(tǒng)的LED也不能滿足人們?nèi)諠u提高的對光功率的要求。虹科固態(tài)光引擎為這些問題提供了高性能的解決方案，當人們發(fā)現(xiàn)照明不足不只是唯一問題時，虹科固態(tài)光引擎就是一個明智之選。按照上面介紹的分析步驟，我們可以在很大程度上，幫助顯微鏡專家了解照明器與顯微鏡耦合的細節(jié)，并在更有信心地解決相關照明問題。希望這也能幫助研究人員最大限度地利用現(xiàn)代固態(tài)光引擎所提供的性能。

在電影《功夫》里，阿星被火云邪神打得面目全非，幾近消逝。瘋狂的擊打，打通了阿星的任督二脈，方才破繭成蝶，領悟真諦。整棟大樓可因其掌而傾倒。

對待技術正確的態(tài)度，得承認競爭者的優(yōu)勢，反思自我，發(fā)展健康的競爭關系。如果每個人執(zhí)自傲之氣，導致了技術信息的封鎖，心得交流，新的人進不去，舊的人故步自封，堅守孤島，那么未來大概率是畸形的。就如專業(yè)角度看，虹科固態(tài)光引擎也可作為替代的對象，包括使用的導管和準直適配器。我們推廣自身的技術，努力生存，正如賣秘籍的乞丐。但我們知道，那不是鬧著玩的，而是藏有珍寶的秘籍。隨著我們打通行業(yè)專有的任督二脈，再一嘗成功的甘甜。正確審視自我，方能離創(chuàng)新更進一步秘籍不過如此- End -