光學(xué)顯微鏡行業(yè)的LED

現(xiàn)在大街上隨處可見(jiàn)的LED顯示屏，還有裝飾用的LED彩燈以及LED車燈，處處可見(jiàn)LED燈的身影，LED已經(jīng)融入到生活中的每一個(gè)角落。LED光源可以通過(guò)定制，為專業(yè)的任務(wù)提供正確質(zhì)量的光。

目前在顯微鏡中，現(xiàn)有的光源是石英-鹵素白熾燈，目前LED正在進(jìn)入顯微鏡中，因?yàn)辂u素源通常要耗散50W-100W。但是可以看到，鹵素源仍然很有優(yōu)勢(shì)，它們本質(zhì)上是黑體散熱器。這意味著它們產(chǎn)生連續(xù)的光譜，沒(méi)有任何凸起的地方，因此可以看到任何可見(jiàn)顏色的任何物體，并且可以通過(guò)光學(xué)濾光分開(kāi)任何可見(jiàn)的顏色。

英國(guó)LED制造商Plessey的組件經(jīng)理Clive Beech說(shuō)，“鹵素的好處是它是一個(gè)很好的廣譜光源。該光譜非常均勻，色彩非常好。”

各有所長(zhǎng)

光學(xué)顯微鏡并不全然。有些顯微鏡每天做相同的工作，例如計(jì)數(shù)白細(xì)胞，對(duì)照明要求窄范圍。其他的是通用的，在這些中，所需數(shù)量的照明選項(xiàng)“更多”。觀察者可能直接看接目鏡，或者連接到顯微鏡相機(jī)的顯示器。研究人員有時(shí)需要出色的、準(zhǔn)確的顯色性能，要求他們正要尋找的東西與他們不感興趣的東西之間獲得高對(duì)比度，因此也就要求光譜和照明方向能最佳組合。

鹵素的第一個(gè)問(wèn)題是保護(hù)樣品不受熱的影響。Beech說(shuō)：“它帶有高負(fù)載的紅外線，這對(duì)任何組織樣品或有機(jī)材料都是有害的，所以你必須將其過(guò)濾掉。”LED避開(kāi)了這一層過(guò)濾，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的藍(lán)芯加磷光體技術(shù)不產(chǎn)生IR。Plessey光學(xué)設(shè)計(jì)師Samir Mezouari說(shuō)，“大多數(shù)[LED公司]可以模擬黑體發(fā)射光譜。但是挑戰(zhàn)就是如何獲得最好的效能。”

充足的光功率也已經(jīng)到位。Beech說(shuō)：“我們的標(biāo)準(zhǔn)白色LED為12V 8W 1000 lm，鏡頭采用7x7mm封裝。該裝置的四個(gè)連接點(diǎn)以正方形面平鋪在單芯片上，在發(fā)射器之間幾乎沒(méi)有間隙，從而消除了偽像。

LED帶來(lái)轉(zhuǎn)變

盡管需要更多的電流，但是大尺寸芯片LED也是可能的，需要增加芯片接合線的尺寸或數(shù)量。這些是顯微鏡照明的潛在問(wèn)題，即使科勒照明使這種影響最小化了，但是光源結(jié)構(gòu)的殘留圖像也可能疊加在物體的視圖上。即使使用了必要的接合線，LED源的光線也比鹵素?zé)舻囊獜?qiáng)。對(duì)于非常敏感的樣品，LED可以進(jìn)行微型閃光攝影，進(jìn)一步減少熱量和紅外線。

Beech說(shuō)：“您不能將鹵素去除以減少能量輸入，但可以使用LED。可以通過(guò)始終打開(kāi)的相機(jī)進(jìn)行拍攝光線，用鹵素?zé)襞菖臄z不了的樣品，可以通過(guò)LED進(jìn)行成像。”用LED進(jìn)行空間照明也更容易。 例如，徠卡使LED圈透過(guò)反射顯微鏡的物鏡上，可以實(shí)現(xiàn)只從一個(gè)角度產(chǎn)生光，就可以顯示表面特征。

由于LED使用壽命長(zhǎng)，所以LED可以永久內(nèi)置于光學(xué)儀器中，避免了更換鹵素?zé)襞輹r(shí)所需的重新排列和校準(zhǔn)的步驟，也可以節(jié)省空間，不需要更換燈泡的手指空間和較少的散熱空間。

對(duì)比增強(qiáng)

第一步是用連續(xù)光譜的LED取代鹵素。對(duì)于對(duì)比增強(qiáng)，一些顯微鏡包含有可切換光學(xué)濾光片，可以用多種不同波長(zhǎng)的LED代替。Beech說(shuō)，“你不能總是想用均勻的光譜進(jìn)行成像。例如，用藍(lán)光照明，紅光樣品組分會(huì)變得更暗，因此可以增加對(duì)比度”。他補(bǔ)充道，“有LED，您可以制作一個(gè)寬光譜的磷光體。特別是針對(duì)病理學(xué)，我會(huì)選擇波長(zhǎng)。”Mezouari說(shuō)：“想象一下紅色綠色藍(lán)色白色LED，發(fā)射一些廣譜，具有特定波長(zhǎng)的峰值。然后，例如，您可以關(guān)閉紅色，找到您要的特定樣品的光譜配方。”

相機(jī)數(shù)字圖像處理是顯微鏡的一個(gè)重要部分，Mezouari認(rèn)為把在不同波長(zhǎng)下拍攝的圖像相結(jié)合，可以獲得高度增強(qiáng)的圖像。選擇LED的哪一種波長(zhǎng)，取決于手頭的工作，但是如果使用相機(jī)，Beech建議將紅綠與藍(lán)光和相機(jī)芯片的RGB濾波相匹配。在極端情況下，只使用LED現(xiàn)有的或者將鹵素大部分能量過(guò)濾掉獲得的短波長(zhǎng)(藍(lán)色)光，可以提供更高的分辨率。還有一些證據(jù)表明，長(zhǎng)期暴露于強(qiáng)烈的藍(lán)光中可能對(duì)人眼造成不利影響。

LED光源

在科學(xué)變得更清楚之前，在操作人員可能將自己曝光在強(qiáng)光中的情況下，這時(shí)預(yù)防措施就可能是將光源限制在鹵素模擬或綠色波長(zhǎng)或更長(zhǎng)的波長(zhǎng)。對(duì)于劇烈的短期暴露，則已經(jīng)有光生物安全標(biāo)準(zhǔn)。完全取消光譜照明可能是一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)橐粋€(gè)樣品可能就只包括一種與光源不一致的單色材料。

對(duì)于多波長(zhǎng)LED光源，必須以某種方式將光組合。Mezouari說(shuō)：“您可以使用一個(gè)帶有小擴(kuò)散器的微型LED陣列來(lái)獲得數(shù)百個(gè)而不是數(shù)千個(gè)流明，但已足夠。”“如果您有足夠的空間，使用單獨(dú)的LED和幾厘米長(zhǎng)的混合棒?；蛘呷绻阒挥屑t綠和藍(lán)色，您可以使用棱鏡反射器來(lái)混合，有時(shí)也添加混合棒。”以上就是LED技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的LED燈回越來(lái)越高效，使用壽命也會(huì)由很大的提升，為我們帶來(lái)更大便利。