简介
要理解这些光源，首先需要了解它们照射的对象。荧光团是一种微小分子，其作用有些类似于夜光涂料。当光以能量的形式照射它时，它会吸收能量并进入“激发”状态，随后以全新颜色的光释放能量。科研人员将这些发光分子连接到细胞或蛋白质上，以便在显微镜下进行观察。
光源的作用
荧光团无法自行发光，需要外部能量来启动这一过程。光源提供最初的能量，这种光称为激发光。
光源将特定颜色（波长）的光照射到样品上。荧光团吸收这些光，然后发出不同颜色的光，由人眼或相机接收。由于不同的荧光团需要不同颜色的光来激发，因此科研人员需要能够准确提供分子所需光线的光源。
三大光源
多年来，科学家主要使用三类光源来激发荧光团：
1. 弧光灯:
宽光谱泛光光源 长期以来，弧光灯，特别是汞弧灯或氙弧灯，一直是各类生物实验室的标准光源。
- 工作原理： 这类灯泡非常明亮，可产生大量“白”光，也就是说，它们几乎会同时发出彩虹中的所有颜色。
- 优点： 由于这类灯可产生多种颜色的光，因此一盏灯几乎可以激发任何荧光团。只需在灯前放置一片有色玻璃（滤光片），即可截止不需要的颜色。
- 缺点： 工作温度极高，寿命短，而且含有有毒材料。此外，这就像在只需要小型聚光灯时使用大型泛光灯。
2. 激光器：精准的神射手
如果将弧光灯比作泛光灯，那么激光器就像狙击步枪。激光器输出强度极高、高度聚焦且只有 单一颜色的光束。
- 工作原理： 激光器并非先产生所有颜色再进行滤光，而是只产生所需的精确波长，例如纯蓝色或纯红色光束。
- 优点： 此类光源的功率极高且非常精确。由于光线高度聚焦，激光器非常适合需要观察较厚3D样品的先进高技术显微镜，例如共聚焦显微镜。
- 缺点： 它们通常非常昂贵。此外，由于单个激光器只能发射一种颜色的光，为了观察不同的荧光团，显微镜上可能需要安装三台或四台不同的激光器。
3. LED：高效的现代标准
发光二极管（LED）与现代电视屏幕、家用灯泡和智能手机闪光灯所采用的技术相同。如今，这项技术正在科学领域得到广泛应用。
- 工作原理： 科学家使用由不同颜色LED组成的“灯组”或“光源引擎”。如果需要用蓝光激发绿色荧光团，只需开启蓝色LED。
- 优点： 它们是较为均衡的选择。能源效率很高，产生的热量不多，而且无需更换即可使用数万小时。更方便的是，可以通过计算机即时开启和关闭，而老式弧光灯则需要预热 30 分钟。
- 缺点： 过去，其亮度不及弧光灯或激光器，但现代 LED 技术已基本解决这一问题。
科学家如何选择？
选择合适的光源取决于科学家要进行的工作：
- 如果进行日常常规细胞检查，LED 是成本最低、使用最简单且最可靠的选择。
- 如果需要以高3D分辨率扫描较厚的组织样本，则会支付额外费用使用激光器。
- 如果使用的是较旧的显微镜，并且需要激发非常特殊且不常见的荧光团，则仍可能使用弧光灯，因为它具有宽光谱。
总结
荧光团需要特定光线的激发才能发出荧光。过去，明亮且温度较高的弧光灯通过同时发出各种颜色的光来承担这项工作。在高精度应用中，科研人员会使用激光器的集中能量。然而，由于可靠性高、发热量低且使用寿命长，LED现已成为现代实验室中最常用且实用的选择。
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