民用和商業(yè)照明領域的進展讓顯微鏡所用的照明技術也不斷更新。相比于普通光學顯微鏡,熒光顯微鏡對光源的要求更高。
熒光顯微鏡的主要原理是:光源的光經(jīng)過激發(fā)片的過濾,得到激發(fā)光;激發(fā)光照射到樣品上,樣品受激發(fā)而發(fā)射出熒光;二向分光鏡可以同時反射激發(fā)光,和透射熒光。
有些樣品自身可以發(fā)出熒光;更多樣品自身不能發(fā)熒光,但是經(jīng)過染色后,也可以發(fā)出熒光。只有對特定波長的入射光,這些染色劑才能發(fā)出熒光。因此作為熒光顯微鏡的光源,首先需要滿足染色劑的波段要求。其次,由于熒光相對于入射光較為微弱,因此光源需要有足夠高的亮度。
常用的熒光光源有汞燈、氙燈、激光和LED。傳統(tǒng)光源具有如下特點:
汞燈 | 優(yōu)點 | 多個譜峰,非相干光源,價格合理,發(fā)光表面緊湊 |
汞燈 | 缺點 | 發(fā)熱過多,壽命短,產(chǎn)生臭氧,需要激發(fā)片和發(fā)射片,難以調(diào)節(jié) |
氙燈 | 優(yōu)點 | 寬光譜,非相干光源,價格合理,發(fā)光表面緊湊 |
氙燈 | 缺點 | 發(fā)熱過多,壽命較短,產(chǎn)生臭氧,需要激發(fā)片和發(fā)射片,難以調(diào)節(jié) |
激光 | 優(yōu)點 | 單色譜線,每條譜線的功率高,相對長的壽命,發(fā)光表面緊湊 |
激光 | 缺點 | 發(fā)熱過多,價格高,相關光源,需要發(fā)射片,需要高電壓,難以調(diào)節(jié) |
相比傳統(tǒng)光源,LED具有諸多優(yōu)勢。如長壽命、發(fā)熱少、非相關光源、低電壓運行。在使用上,LED光源可以即開即關,而不影響其壽命,一通電馬上就能達到全光強,不像傳統(tǒng)光源那樣需要長時間的預熱。
當使用單色LED時,激發(fā)片就不是一定需要的了,這樣設計出來的熒光顯微裝置結構可以更簡單。如果樣品只有一種熒光,而且沒有自發(fā)熒光干擾,那么發(fā)射片也可以省略。
按照“海茲定律”,每經(jīng)過10 年,LED輸出流明將提升20倍,同時LED的成本價格將降1/10。在這種趨勢下,LED光源成為熒光顯微鏡的主流光源是不可避免的。