當今顯微世界照明，汞弧燈的使用還占主流。但由于其中汞危害，更換與維護成本高，特定功率低等劣勢。虹科伙伴Lumencor為了更加高性能和安全環保的顯微照明，促使自身發展了現代固態照明技術。

借此文，小編就帶大家了解一下虹科固態光源，以及其在生命科學的應用與潛能：

固態照明優勢在于輸出穩定性、功率和有害物質如汞的消除，但鮮為人知的是，固態光源在多大程度上能夠促進特定應用的定制和照明優化？接下來，本文將介紹三個例子。

什么是固態光源？

  虹科Lumencor光引擎是固態光源的集成陣列，是一種高性能的照明系統，由包括LED、光管和激光在內的固態技術混合組成。每個光源的波長、帶通、光功率和工作模式都可以根據應用要求來選擇。固體光源具有內在的穩定性和長壽命。Lumencor的模塊化光引擎設計可以實現特定應用的配置，這是白熾燈光源無法做到的。具有不同光譜輸出特性的不同類型的固態光源（LED、發光管或激光）的組合可以根據應用要求在光引擎框架內進行組裝。

 其中，Lumencor固態光源配備的新穎發光光管技術，可在500-600nm（綠色/黃色）波長范圍內提供高功率寬帶輸出，解決了LED在這個范圍內的性能限制（所謂的 "綠色鴻溝"）。與激光波長一樣，光源的輸出功率可以根據應用要求進行設計。光源可以單獨控制，或作為一個整體產生白光輸出；光源的激活和輸出衰減是由電子控制的。

光譜輸出定制

  熒光原位雜交（FISH）是細胞遺傳學分析的基石。通常情況下，是用多個光譜不同的探針對標本進行檢測，實現同時觀察變體和對照核苷酸序列。

理想的FISH光源應該提供相對于探針激發特性更為優化的光譜輸出，且強度要足夠產生弱雜交信號的熒光。在FISH應用中，與其他多重熒光成像應用一樣，標準做法是使用約30nm的激發帶寬，均勻分布在可見光譜及其邊緣譜段（約350至650nm），實現對五或六個核苷酸序列的離散檢測。

白熾燈照明源，如金屬鹵化物燈和汞弧燈，有一個不變的可見光輸出光譜，由三組強烈的峰值（365、405和436納米）組成，與另一個強烈的雙峰（546和578nm；見圖2）之間有一個約100納米的間隙。該間隙跨越了SpectrumGreen（Abbott Molecular公司提供）標記的FISH探針以及其它重要熒光標記如異硫氰酸熒光素（FITC）和綠色熒光蛋白（GFP）的最佳激發區

相比之下，固態光引擎的光譜輸出可以根據FISH特定的激發要求進行配置。雖然光引擎和金屬鹵化物燈的總輸出功率差不多，但光引擎的輸出集中在可以被吸收并轉化為可檢測的熒光的波長區域，而不是在與應用無關并可能損害標本的區域（如<350nm）。因此，在表2所示的例子中，固態光源在五個光通道中的四個提供了比金屬鹵化物燈更強的激發效果。

在波長>600nm時，固態光源優勢甚至更大，這被用于激發Cy5和SpectrumFRed（遠紅）標記的FISH探針（Abbott Molecular）。在對應區間里，金屬鹵化物燈和汞弧燈的功率表現很差。

快速切換波長

細胞內鈣的比率成像長期以來一直是細胞生物學、神經科學和相關領域的一項重要技術。 激發比率成像補償了指示染料濃度的變化，無論是在細胞內還是在細胞之間；否則可能被解釋為鈣水平的變化。鈣離子（Ca2+）比率成像的指示染料通常是fura-2和最新研發的紅移類似物fura-8（AAT Bioquest, Inc.）。

激發比率成像通常使用白光光源，結合手動切換濾光片來選擇所需的激發波長（fura-2為340和380nm，fura-8為360和400nm）。一個固態光引擎可以從兩個濾光后的LED光源中產生這些輸出，這些光源可以通過電子進行切換選擇，不需要機械干預。因為光源切換是在沒有移動部件的情況下完成的，激發波長的交替（見表3）可以快1000多倍（機械切換=50μs，電子切換=10μs），而且比機械方法更不容易受到周期間變化的影響。反過來，這也允許更高速的數據采集，為記錄細胞生理學的基本過程提供更高的時間分辨率。

在許多其他可以從固態光源的電子切換中受益的應用中，也包括熒光和透射光顯微鏡的高速彩色成像。

多模輸出優化

在活體成像中，相對于細胞培養物和組織切片而言，標本的復雜性增加，經常需要結合具有不同空間分辨率和組織穿透特性的成像方式。面對這種需求，一個很好的例子是機器人輔助的腹腔鏡手術。

在這種手術中，外科醫生通過使用白光照明的反射式內窺鏡觀察手術區域。其它成像方式的疊加為額外的手術指導提供了豐富的數據。例如，血管的近紅外(near-infrared)熒光成像可以識別切除部位附近需要夾住的血管，也有助于區分腫瘤和周圍組織。

為這一應用定制的光引擎包括四個可見光波長的光源，結合起來產生白光和一個用于熒光激發的近紅外激光。兩種輸出都通過同一個內窺鏡被引導到手術區域。四個可見光源的相對功率輸出是可調的，實現白光輸出的色溫和顯色指數優化。

同樣重要的是，與通常用于對顯微鏡標本進行成像的照明設備相比，光引擎能夠產生對宏觀物體所需照明的更高功率水平。此處的定制固態光引擎能夠提供與300W氙燈相媲美的光功率輸出。