为首的新兴技术,荧光显微镜

荧光显微镜使用汞弧灯几十年的因为他们的高功率和广泛。荧光体和过滤集开发在这些灯提供的光谱的峰值。当LED第一次进入荧光显微法领域,价格高,产量低,但近年来已经有了显著的进步导致用于显微镜的功能。本文旨在教育用户的荧光显微镜对led的好处相比,传统的汞弧灯。

荧光显微镜是一个标准的技术在世界上大多数实验室使用。发现的荧光蛋白质,如绿色荧光蛋白(GFP),使用荧光技术研究出版物都在飞涨。传统家庭影院^®汞短弧灯是一种直流气体放电灯,几十年来一直在荧光显微镜标准。常规成像协议,以及荧光团和过滤器的发展,是基于这些灯的光谱。在2000年代早期,这些灯都被pre-aligned灯用更少的水银含量和类似的光谱,但更容易安装和提供长寿命相比与传统的汞弧灯。当LED(发光二极管)光源显微镜首次在2000年代中期价格高,产量低,创建一个可怜的这项技术在显微镜行业的初始印象。在过去的几年里,高功率led, led灯获得了越来越受欢迎现在可用,结果的影响在led普通照明和投影行业普遍存在。使用led的好处在显微成像解决本文中显微镜工作者和仪器制造商。

优势

LED是一种半导体器件,一个电压时发出光子。设备材料决定发射光的波长。通过调整类型和半导体材料的掺杂,许多不同的波长在可见光、紫外和红外光谱可以生产。发光二极管有几个有利的特点与传统的汞弧灯系统相比。首先,他们发出一个相对狭窄的波长范围(20 - 30海里带宽),一个优势当搭配特定的生物标志物。它们也可以立即开启和关闭,消除病原机械快门。调整强度通过控制电压的功能就需要一个虹膜或中性密度滤光片。最有利的LED光源的特点是它的长寿命以最小的总光功率下降多年的连续操作。led的额外优势相比传统的汞弧灯可以总结如下:更少的维护(没有灯泡代替),降低电力消耗,能够选择波长的利益和避免有害波长达到样本,更高的信噪比(S / N),即时开/关和可变强度控制,更少的显微镜部分要求(没有快门,没有中性密度滤光片),和更少的汞在实验室里。

制造商和设计团队的知识渊博和有经验的用LED技术可以利用LED的好处来设计一个健壮的和高性能的系统特性不是用传统的汞弧灯技术来实现。灯和LED之间的基本差异是表1中指出。

都是伟大的理由有LED手电筒钥匙扣,但这些误解时高性能荧光显微镜的光源。首先,“led很小。“是的,实际的led都很小,但他们必须与电子产品包装,眼镜,和其他组件驱动,聚焦光线,和散热。由此产生的形式往往是与传统的光源和电源。第二,“led很酷。“是的,led的几百个凉爽度汞弧,但这并不意味着他们没有产生热量。尽管led更高效的能量转换成光,实现荧光显微镜应用程序所需的强度,led驱动大电流。bob投注体育信赖吗产生的热量足够有害地影响稳定性和寿命的led,除非适当的热管理系统。第三,“led永远持续下去。“根据LED,寿命从10000到50000小时不等。 This is true as long as the LED is well managed thermally. LEDs are very heat-sensitive compared to arc lamps, so driving an LED too hard (that is, at high current) can increase the light output to make it brighter, but this also causes the output intensity to degrade over time and decreases LED lifetime if thermal management is not ideal. Also keep in mind that while LEDs are the heart of the light source, a long lifetime won’t mean anything if the supporting electronics, optics, and other components are not equally robust.

早期的研究发现,生活培养细胞喜欢脉冲led而不是连续照明(图1)。在风等人的研究细胞暴露在相同剂量的总光。细胞暴露于持续照明有染色的两倍光毒性指标相比,细胞暴露在脉冲照明。在另一项研究中,细胞成像和led显示增殖比成像汞弧灯

led的固有财产,当第一次打开光功率峰值。带领结的温度升温和达到均衡时,LED波长,光功率稳定。达到热平衡,需要几秒钟之后,这一次,一个领导和一个健壮的系统冷却系统通常会成为稳定的毫秒时间内每次打开LED(图3)。重要的是要理解,光功率的变化在启动可以最小化,减少通过采用先进的热管理策略在设备和系统层(图4)。可怜的热能管理也将缩短的生命周期。

选择LED照明系统的关键是确保每次开启,LED的光剂量交付给样品是可重复的。发光二极管灯不需要用作光源仍在和光线身体关闭。led的能力迅速开启和关闭允许光只有当相机曝光。这将导致更少的曝光细胞,从而导致更少的照片漂白和光毒性。只要每次开启和LED提供相同剂量的光被研究样本,从这些风险产生的数据可以为定量分析是可信的

制造商所面临的挑战是设计系统,覆盖相同的部分频谱汞弧灯充分激发荧光研究的常用荧光团。最具挑战性的波长带匹配一直是在540 - 590海里,在固态照明行业被称为“绿色缺口。“在这一地区发射光谱基本上是有限的缺乏半导体材料有效地发出这个波长的光。LED制造商显微镜和荧光激发挣扎多年,和一些产生创新的解决方案的桥梁。一系列可用的解决方案与不同程度的成功,现在包括LED阵列和波长转换技术,如磷光材料结合LED,而其他人则依赖于激光甚至汞弧灯有效地激发荧光团在这些波长。

而导致资源的生产“绿色差距”是有限的,缺乏可用半导体材料产生这些波长的光,波长转换使用磷光材料一直被用于照明行业。更短的波长光(蓝色,紫色,紫外线)吸收材料(层、暂停或陶瓷)会更长的波长的光。成功地利用这一现象,系统制造商必须知识渊博的热、电和光学参数影响的整体转换效率和后续收集光。有效耦合的光显微镜通常被忽视了,但是它可以产生重大影响整个系统的效率和性能。

通过结合领导、激光和磷与收集光学技术,可以使用一个合适的方案来克服差距,产生光谱波长满足激光显微镜行业的需求虽然没有真正离开系统外壳。这种优越的光学系统可以优化照明均匀性和最大交付所有波长的光进行改进的定性和定量分析。这有助于有效地产生高功率光填写“绿色差距”,使用户能够激发荧光团或荧光蛋白如mCherry,常用的荧光探测和成像应用。bob投注体育信赖吗

领导的选项

典型的领导今天可用的选项包括以下三个:(a)”白色宽带”来源。这些都是宽带源波长从近紫外线到近红外线。看起来“白色”给用户发出的光,这光交在显微镜系统,类似于汞弧灯。激发特定的荧光团,需要通过过滤器过滤数据集光显微镜。(b)多源的。多领导系统包含七个截然不同的两个发光二极管(或phosphor-generated波长)。led是组合成一个排放导致“白色宽带”源或分别可以选择。使用可选的led灯的优点是长寿,因为并不是所有的发光二极管使用。使用这个系统的另一个原因是波长之间的快速切换的能力。因为led可以快速开关,在源,也可以过滤,唯一的要求在显微镜双色和排放过滤器过滤炮塔。如果这些可以组合多个波长,用户可以设计一个多波段二向色和发射器,以容纳所有的颜色在一个过滤器被成像立方体。这种方法允许快速成像的不同颜色,而无需等待一个过滤器显微镜的变化。(c)单波长发光二极管。如果一个用户只有一个荧光团兴奋,一个领导是一个很好的选择。这些都是多波长小于单位和易于安装,与所有发光二极管在所需的特定波长的好处。缺点是没有发展的空间,如果用户改变他/她的协议添加另一个荧光团。

对于最终用户,重要的问题需要回答,将决定哪些特定荧光光源是正确的应用程序包括以下:

• 荧光团需要激动什么?
• 我可以直接进入我的系统,或者我需要纤维?
• 我需要快速切换颜色,或者我可以依靠的切换速度滤光轮?
• 我的实验室搬到无汞技术吗?
  OEM积分器,同样的问题,但一些额外的因素必须考虑包括:
• 足迹——向系统光源需要身体健康。
• 热管理——如果光源是在一个更大的外壳,必须注意与气流,以避免过热问题,从而导致了失败,减少寿命,和降解性能。
• 耦合——根据最终的结构单元,光源需要光学和适配器适合积分器的光路系统。

尽管显微镜LED的许多优点,汞弧灯还有一个地方,直到LED技术可以完全取代传统的照明源。汞弧灯仍亮在某些波长,例如,在这种情况下,荧光激发下340海里是必需的。不幸的是,这些波长的led低需求等大型行业一般照明和投影。这些市场迫使制造商创建更便宜和更有效的解决方案竞争这些更大的业务。我们的显微镜行业只是一个微小的下降在这巨大的海洋。为了显微镜专家有一个负担得起的解决方案,我们的需求,我们现在必须接受照明的技术巨头和显微镜使用我们的聪明才智来创建有用的系统。

商业led流行在我们的家庭和开始迁移到研究和医院实验室。易用性,长寿命,低浪费,他们将继续采取传统的汞弧灯的作用。