虹科技术丨打通固态照明的任督二脉

"哎，小弟，小弟，别走啊。""哇，不得了啊不得了，你有道灵光从天灵盖喷出来，你知道嘛，年纪轻轻的就有一身横练的筋骨，简直百年一见的练武奇才啊，如果有一天让你打通任督二脉，你还不飞龙上天，正所谓我不入地狱，谁入地狱……""警恶惩奸，维护世界和平这个任务就交给你了，好嘛？""唔！""这本《如来神掌》秘笈是无价之宝，我看与你有缘，收你十块钱，传授给你吧！”这个经典对话，充满了幽默讽刺一边是为了卖“秘籍”的乞丐混口饭吃一边是心存正义的小孩天真中二其背后蕴藏的，也是对现代技术的反思我们犹如乞丐，创新犹如奢望且看

---

正文：打通固态照明的任督二脉

Be water, my friend

 打通固态光源的任督二脉 

随着照明技术发展，具有一系列固态技术的复杂光引擎被用于荧光显微镜。这些显微镜光源的设计克服了汞弧灯和金属卤化灯的许多限制，使令人印象深刻的性能远远超过了这些早期的照明选择。固态光引擎为荧光显微镜应用提供了高信噪比（SNRs）和分辨率、低检测限制，以及增强的灵敏度和稳定性；此外，还有高质量的数据手机、寿命和成本效益。

(传统汞弧灯，金属卤化物灯大集成，以寿命短、含汞、需长久维护为特点)而不同固态光源有如：左：CoolLed显微镜荧光光源右：X-citeNOVEM 9通道LED照明系统（面向FISH/FURA-2/IR800激发）蔡司Colibri 7荧光显微成像LED光源 虹科固态光引擎然而，要实现这种上述高性能的价值，照明器的输出必须传播到显微镜的样品面。可以看到图1的1,2标记点，我们对连接光引擎和显微镜样品面的光路进行分析，发现这样不仅能优化仪器性能，也为解决照明问题提供了方案图1：虹科固态光引擎与倒置荧光显微镜的耦合。黄色标记的位置1-5对应于下面表格中用于光通量检测的点。绿线表示从准直适配器输入到样品平面的光路方向。

是谁，在减弱我光

There she stood,in the dim light

 当发现样品面的荧光激发不足时，人们便理所当然的将问题归咎于使用的激发光源（而且也很常见）。但这种归因通常是不恰当的，因为事实上，沿路的所有能产生干预的光学元件都可能是起因。所以，要真正解决这个问题，需要对所有将照明输出转移到显微镜（见图）上，并可能产生干预从而影响整个系统的光通量的光学元件，进行彻底的检查。下表展示了从固态光引擎到显微镜样品面的光通量的逐步分析。我们使用10倍物镜（位置5A）在样品平面测得的通量对应于15-50 mW/mm2的辐照度水平，很好地落在了宽视场荧光显微镜的要求范围内（1-100 mW/mm2）。 图 2:一个相干公司的FieldMax II-TO功率计，连接到一个PM3热电堆探测器，产生了上述的功率测量结果（精度为±5 mW）。待测光源是虹科SPECTRA X固态光引擎，内部有391/22nm、475/28nm、555/28nm和635/22nm（中心波长/半高宽）的激发滤光片。光引擎的输出通过一个3mm直径的液态光波导管和一个Lumencor准直适配器耦合到显微镜（Nikon Ti），然后逐次通过Semrock FF409/493/573/652-Di02四分色镜和10X/0.5 NA或40X/0.75 NA的物镜引导到样品平面。对于荧光显微镜的应用，在不同波长下产生一定量的荧光发射所需的辐照度都是不一样的，这是因为荧光发射强度取决于可被荧光团吸收的光子数量，在辐照度恒定的情况下，光子数量随波长增加而增加。因此，在其他因素保持不变的情况下，用375nm的激发光产生一定的荧光强度水平所需的辐照度是750nm时的两倍（2×375nm）。因此，在红色光谱区（635/22nm；见表中最右边一栏）较低的辐射通量水平在荧光显微应用中并不没有看起来那样有害。尽管表中所示的辐射通量水平对于传统的宽视场荧光显微应用来说是绰绰有余的，但确实还存在可改进的地方。这种改进是针对两个主要的应用要求。首先，要在更短的时间内获得更多的图像而不影响信噪比的特性，需要从光源获得更高的辐射通量，同时缩短相机的曝光时间。第二，许多提高宽视场荧光显微镜空间分辨率的技术涉及空间过滤照明。空间滤波产生的损失必须通过增加光源的输出或改善其与显微镜的耦合来补偿，或两者兼而有之。

想更亮点，咋整?

Look within

 下面小编罗列一下，依次对光路路径涉及的元件参考上述优化后的照明效果。又可言为提高固态照明性能的招数，以下便是秘籍核心：——固态光引擎通过使用固态二极管激光光源，而不是本例中使用的虹科SPECTRA X光引擎中的非相干光源，可以实现输出功率的改进（特别是在辐照度方面）。——光波导使用液态光波导管，可以长距离导光工作，为光引擎对显微镜的振动影响提供了隔离，也可以使光源置于遥远的地方，远离显微镜附近经常拥挤的空间。然而，这些好处是以牺牲光引擎输出的35-50%为代价的--尽管有一个足够强大的光引擎，这些损失的重要性可能会得到改善。直径较大的液体光波导管（例如，直径是5mm而不是3mm）可以大大增加辐射通量，但这通常也需要重新设计显微镜的光路，以便将增加的辐射通量传播到样品平面。——准直管适配器与基于消色差透镜的传统设计相比，包含复眼透镜的准直器可以提供卓越的光通量和空间均匀性。——物镜在倒置荧光显微镜中，检测到的荧光强度与物镜数值孔径（NA）的四次方成比例。因此，首选的物镜是具有最高数值孔径的，以提供足够的工作距离。

打破桎梏，方能破茧成蝶

Shacklestrenghensincomplacence

  荧光显微镜的照明已经经历了一个重大的模式转变。传统的电弧灯有很多局限性，且它们含有有毒害的汞蒸汽已为不争的事实。另一方面，传统的LED也不能满足人们日渐提高的对光功率的要求。虹科固态光引擎为这些问题提供了高性能的解决方案，当人们发现照明不足不只是唯一问题时，虹科固态光引擎就是一个明智之选。按照上面介绍的分析步骤，我们可以在很大程度上，帮助显微镜专家了解照明器与显微镜耦合的细节，并在更有信心地解决相关照明问题。希望这也能帮助研究人员最大限度地利用现代固态光引擎所提供的性能。

在电影《功夫》里，阿星被火云邪神打得面目全非，几近消逝。疯狂的击打，打通了阿星的任督二脉，方才破茧成蝶，领悟真谛。整栋大楼可因其掌而倾倒。

对待技术正确的态度，得承认竞争者的优势，反思自我，发展健康的竞争关系。如果每个人执自傲之气，导致了技术信息的封锁，心得交流，新的人进不去，旧的人故步自封，坚守孤岛，那么未来大概率是畸形的。就如专业角度看，虹科固态光引擎也可作为替代的对象，包括使用的导管和准直适配器。我们推广自身的技术，努力生存，正如卖秘籍的乞丐。但我们知道，那不是闹着玩的，而是藏有珍宝的秘籍。随着我们打通行业专有的任督二脉，再一尝成功的甘甜。正确审视自我，方能离创新更进一步秘籍不过如此- End -

• 虹科资讯丨Lumencor"地球日"显微成像竞赛结果公布