Как работают фильтры для микроскопии 

Углубленный взгляд на фильтры для флуоресцентной микроскопии.

Первое использование микроскопа может быть глубоким опытом. Внезапно вы получаете возможность наблюдать за миром в масштабах, невидимых невооруженным глазом. Представьте себе, что вы были одним из первых исследователей, которые объединили несколько оптических линз и смогли разглядеть организмы или структуры, которые ранее были лишь теоретическими: бактерии, клеточные структуры и так далее. Эффект был бы сенсационным — и не без оснований. Начало микроскопии положило начало новым школам мысли, а составные микроскопы постепенно стали основным инструментом практически в каждом исследовательском центре на планете. Странно подумать, что этот новаторский успех зависел всего от нескольких линз, а с тех пор он превратился в одну из самых инновационных технических областей в мире науки. Благодаря микроскопии и разработке фильтров для микроскопии, мы теперь можем наблюдать и понимать жизнь так, как никогда не думали.

Фильтры для микроскопии

Линзы и фильтры являются неотъемлемой частью любого прибора, изучающего физико-оптические свойства образцов материалов. Они необходимы для наблюдения за тем, как свет определенных длин волн отражается, рассеивается, дифрагирует от поверхности, поглощается и излучается ею. Так можно визуализировать мельчайшие пространственные и структурные свойства исследуемых образцов. При наблюдении слабых эмиссионных сигналов, таких как флуоресценция или фосфоресценция, необходимо использовать высокоспециализированные фильтры для микроскопии.  

Основные компоненты наборов фильтров для микроскопии

• Возбуждающий фильтр, который встроен в куб, слайдер или колесо, расположенное на пути возбуждения света — между источником света и объективом;
• дихроичное зеркало, которое выполняет двойную функцию — отражает возбуждающий свет на образец и передает эмиссионные сигналы в окуляр или детектор;
• эмиссионный фильтр, который располагается между объективом и окуляром для отсеивания сигналов, не имеющих отношения к флуоресценции образца (т.е. рассеянного возбуждающего света).  

Принципы работы фильтров для микроскопии

Хотя не существует универсального рабочего процесса, объясняющего, как работают все фильтры для флуоресцентной микроскопии, есть ряд основных принципов, которые стоит иметь в виду при выборе набора фильтров.

Флуоресцентная микроскопия касается относительно слабых эмиссионных сигналов, испускаемых только определенными материалами. Эти фотолюминесцентные соединения поглощают свет определенных длин волн и испускают фотоны при возбуждении. Флуорофоры обычно перестают флуоресцировать, как только источник возбуждения удаляется. Флуоресцентный набор предназначен для направления длин волн возбуждения на образец и длин волн испускания на детектор. Часто они размещаются в "кубах", где возбуждающий фильтр направлен в сторону источника света, а эмиссионный фильтр — в сторону детектора с дихроичным фильтром между ними. Дихроичный фильтр обеспечивает работу всей установки. Он выполняет две функции: служит зеркалом для отражения возбуждающего света в образец и селектором длин волн, пропускающим эмиссионные длины волн к детектору. 

После того как отфильтрованный возбуждающий свет проходит через фильтр возбуждения, он отражается от дихроичного зеркала под углом 45° и возбуждает флуорофоры в образце. Дихроичное зеркало очень важно, так как оно отражает более 90% возбуждающего света и пропускает более 90% эмиссионного света.

Более длинноволновые сигналы флуоресценции проходят через эмиссионный фильтр, который выполняет ту же функцию, что и возбудитель, поскольку пропускает диапазон длин волн, тщательно блокируя при этом длины волн возбуждения. В результате получается высококонтрастное изображение флуоресцентно окрашенных молекул на черном фоне.