光學科普

商業(yè)熒光顯微鏡的光源通常選用鹵素燈或具有寬帶光的氙弧燈胖移。其中寬帶光一般用于常規(guī)目視觀察和熒光激發(fā)。考慮到光激發(fā)的效率，在激發(fā)過程中益侨，一般僅使用部分在特定光譜中可被染料（熒光模塊）吸收的發(fā)射光技熊，大部分來自光源的光會被不同類型的濾光片阻擋锈嫩。

不過衍慎，由于制造缺陷轩缤，實際操作中命迈，這些濾光片可能并不能理想地阻擋所有不需要的光，這樣就會造成漏光火的，漏光會產生噪點并降低圖像質量壶愤，這也是很多顯微鏡圖像質量不高的原因。

圖1馏鹤、顯微鏡照明傳統(tǒng)光源光譜

此外涮饱，因為大多數(shù)光能位于吸收光譜區(qū)域之外，濾光片還會浪費燈的大部分能量牵蠢，這意味著在熒光模式下操作顯微鏡時讨砍，我們需要更強大的光源，否則視圖中的圖像場將變得更暗和模糊卸研。如果發(fā)射的光譜可以適合能量吸收染料范圍，我們可以有更明亮的視野和更強的信號哥甲。所以多盅，一個具有出色發(fā)光效率的光源對顯微鏡非常重要。

在過去的十年中裹耗，發(fā)光二極管 (LED) 技術發(fā)展迅速勤右，光效突破了100Lm/W大關。高光效使 LED 能夠在許多應用中取代傳統(tǒng)燈痘宋。此外虫甲，LED 還具有出色的色彩表現(xiàn)淡箱、更長的使用壽命等其他優(yōu)點。經研究實驗顯示辩块，使用單色 LED 是激發(fā)熒光分子的一個很好的解決方案蛔六，我們可以選擇對應光譜的LED光源作用于各種工作熒光分子。

圖2废亭、LED光譜

研究人員 Herman 提出了一種使用 LED 作為光源的頻域熒光顯微鏡国章。Hohman 將這種新的 LED 技術整合到 Colibri 照明系統(tǒng)中。Bormuth 在熒光顯微鏡中應用了不同顏色的 LED豆村，可有效抑制 2視頻增強DIC的外圍光液兽。Hanscheid采用低成本和長壽命 LED 取代熒光顯微鏡中更昂貴的汞燈以檢測結核病 。Albeanu 介紹了使用簡單的光管來耦合從 LED 光源發(fā)射到熒光顯微鏡的光掌动。馬丁等人和格哈特等人分別在 2009 年和 2011 年使用 LED 光源檢測單個分子四啰。

圖3、LED 結合 科勒照明光路示意圖

此外粗恢，大功率應用中的 LED 采用陣列設計形式來增強圖像的照明柑晒。然而，無論是單個 LED 還是 LED 陣列設計都面臨一個關鍵問題适滓，即來自 LED 的光具有大發(fā)散角和寬發(fā)光表面積敦迄。因此，具有出色光能聚集能力的 LED 照明系統(tǒng)是熒光顯微鏡所必需的番恭，可以為樣品提供更亮的照明和較低的電功耗奖岛。在傳統(tǒng)光源時代，科勒照明方式具有較好的優(yōu)勢坠诈，因此可以考慮LED采用科勒照明淑储。

圖4、利用TIR透鏡對樣本的照明示意圖

考慮到LED區(qū)別傳統(tǒng)光源的特點扯氯，工程師們還針對LED研發(fā)了專門的全反射（TIR）透鏡俏堆，上圖是利用TIR透鏡做的針對樣本的照明。總之烟内，隨著LED技術的發(fā)展篡呆，它在顯微鏡領域的應用價值將越來越大。