Светофильтры
Светофильтр – это устройство, которое меняет спектральный состав и/или энергию падающего на него светового потока. Светофильтры устанавливаются на апертуру театральных осветительных приборов и обычно используются для окраски светового луча. При этом светофильтры не ограничивают световой поток и не меняют его направление.
Действие большинства театральных светофильтров основано на поглощении света: они задерживают «лишние» части спектра, пропуская световые волны нужного оттенка. Светофильтры делают из стекла или из пластика.
Стеклянные светофильтры выпускаются в виде плоских пластин шириной 25 мм, эти пластинки вертикальными или горизонтальными рядами вставляются в специальную раму. Такие светофильтры можно использовать даже с самыми мощными осветительными приборами – они устойчивы к нагреванию и сохраняют свой цвет на протяжении всего срока службы.
Пластиковые (плёночные) светофильтры изготавливаются на основе полимерных материалов методом глубокой или поверхностной окраски.
Цветные плёнки поставляются листами или рулонами и имеют широкую палитру цветных оттенков. Производители гелевых светофильтров обычно выпускают специальные книжечки – свотч-буки – с образцами светофильтров, распределёнными по спектральным группам. С их помощью вы можете проверить, какой цвет получите на выходе вашего прожектора, а также узнать пропускную способность каждого фильтра.
Свотч-бук цветных фильтров Rosco Supergel
Из-за того что светофильтры поглощают часть спектра, они существенно снижают интенсивность светового потока. И если прожектор со светлым (например, жёлтым) фильтром теряет около 20% яркости, то пурпурный фильтр уменьшит его яркость на все 90%.
Дихроичные светофильтры
Этого недостатка лишены дихроичные светофильтры.
Их название переводится с греческого как «двухцветный», а принцип действия основан на интерференции. Одну часть спектра они отражают, а другую – пропускают, в результате чего световой выход прожектора практически не снижается. Окраска света на выходе зависит от угла падения луча на стекло, поэтому дихроичные светофильтры позволяют получить более широкий диапазон цветовых оттенков. Они обычно применяются в интеллектуальных приборах и в колорченджерах, предназначенных для световых приборов с узким лучом.
Корректирующие светофильтры используются для согласования цветовой температуры разных источников света. Например, белый свет галогенного светильника воспринимается нами не так, как белый свет люминесцентной лампы. Корректирующие фильтры способны изменить холодный спектр дневного света так, чтобы на выходе получался тёплый уютный свет галогенного прожектора и наоборот.
Корректирующие фильтры Lee для превращения галогенного света в дневной
Рассеивающие (диффузионные) фильтры смягчают контуры светового луча и делают сам луч более равномерным, без нежелательных бликов и рассеяния света.
Рассеивающие фильтры Hamburg Frost от Rosco
Теплозащитные фильтры поглощают инфракрасное излучение и снижают температуру светового луча. Такие фильтры часто используют с мощными телевизионными прожекторами.
Поляризационные фильтры пропускают свет только в одном направлении и позволяют получить интересные световые эффекты.
kapankov.ru — Светофильтры
Светофильтр — это оптическое устройство, которое служит для подавления, выделения или преобразования части светового потока, обычно части спектра.
Наиболее часто используются защитные ультрафиолетовые фильтры, нейтрально-серые светофильтры и поляризационные светофильтры.
Светофильтры обычно изготавливается из специального стекла, пластика и подобных материалов. Устанавливается на объектив камеры либо в специальное внешнее крепление, либо вворачивая в переднюю резьбу объектива. Крепление светофильтров к объективу, совмещенное с блендой, называется компендиум. Светофильтры в круглой оправе, вворачивающейся в резьбу объектива точно соответствуют диаметру резьбового соединения. Данный диаметр обычно указывается в маркировке светофильтра. То есть нельзя ввернуть светофильтр в объектив с отличающимся диаметром без переходника. Отсюда можно сделать вывод, для нескольких объективов с разными диаметрами передней оправы нужно иметь фильтры с соответствующими диаметрами. Это один из недостатков вворачиющихся круглых фильтров. Круглые светофильтры можно вворачивать друг в друга, в итоге получается конструкция подобная сэндвичу из фильтров.
Надо понимать, что чем толще оправа светофильтров или чем их больше (количественно), тем возможно будут больше затемнения по углам кадра.
Поскольку, как известно из школьного курса физики, на границе стекло-воздух часть светового потока отражается, т.е. безвозвратно теряется, то можно предположить, что использование дополнительных стекол однозначно вредит изображению. Однако, с изобретением специальных слоев просветления, которые наносятся на поверхность большинства светофильтров и которые позволяют снижать до минимума потери света, сегодня возможно испоьзовать достаточно большое количество светофильтров и линз перед объетивом. Кроме того и сами объективы теперь содержат большое количество линз внутри тоже благодаря новейшим технологиям просветления.
Но не все светофильтры одинаково хороши. Влияние оказывает как качества самого материала (стекло, пластик), так и технологии изготовления просветляющих слоев (напыление или приклеивание) и их количество. Есть светофильтры, где используется всего один просветляющих слой (обычно самые дешевые фильтры, потери света более 3%), есть где имеется несколько просветляющих слоев с одной стороны и один с другой (чуть подороже, потери менее 3%) и с множеством качественных просветляющих слоев с обоих сторон (как правило, хорошие дорогие светофильтры, потери менее 1%).
Приведу типичные маркировки просветляющих слоев:
Single Coated (SC, C) — одностороннее однослойное просветление (95% светопередача)
Multi Coated (MC) — двухстороннее трехслойное (с каждой стороны) просветление (99% светопередача)
Super Multi Coated (SMC, MRC) — двухстороннее шестислойное просветление (99,7% светопередача)
Super Multi Coated Pro (SMC PRO) — двухстороннее многослойное (более 9 слоев) просветление (99,9% светопередача)
Основные типы светофильтров.
Первый и самый основной, который обязательно нужно использовать и желательно не снимая с объектива — это защитный светофильтр (часто маркируется словом PROTECT). Обязательно нужно использовать просветленное с обоих сторон стекло, предназначенное для защиты передней линзы от механических повреждений. Согласитесь, лучше купить новый светофильтр, чем новый объектив, который порой в десятки раз дороже. Производят также светофильтры с водозащитным покрытием и обозначаются WPC (Water Proof Coat).
Часто в качестве защитного светофильтра используют ультрафиолетовый светофильтр (UV — UltraViolet). Его задачей является отсечение ультрафиолетового излучения. На практике такое излучение существенное влияние оказывает в горах и на очень ярком солнце. В помещении, тени и тому подобных условиях UV-фильтры не выполняют своей функции за исключением защиты от механических повреждений передней линзы. Поэтому можно смело купить такой фильтр с хорошим просветлением и не снимать его с объектива никогда. Отдельно хочется упомянуть о фильтре SkyLight, его часто путают с ультрафиолетовым, однако у него есть одно небольшое отличие — за счет своего светло-розового стекла этот фильтр придает утепляющий эффект фотографии.
Нейтральный светофильтр (ND — Neutral Density) или светопоглощающий светофильтр предназначен для ослабления светового потока. Эти светофильтры имеют различную плотность, обозначаемую 2x, 4x, 8x и т.д. (ND2 понижает экспозицию на 1 стоп, ND4 — 2 стопа, ND8 — 3 стопа, ND16 — 4 стопа, ND32 — 5 стопов и т.
д.). Эти фильтры не изменяют цвета, а только понижают количество пропускаемого света. Они необходимы для условий, когда нужно увеличить выдержку или диафрагму. Например, в яркий солнечный день снять ручей с выдержкой 1-2 сек или портрет с максимально открытой диафрагмой для уменьшения ГРИП. Для съемки солнечных затмений нужен фильтр ND1000 (10 стопов), однако никто не мешает одеть сразу несколько фильтров (например, ND4+ND8+ND32).
Существуют ND фильтры переменной плотности, т.е. поворачивая фильтр можно менять понижение экспозиции. У этих фильтров есть один недостаток — крестообразное затемнение в кадре, особенно у дешевых, типа Flama.
Градиентный светофильтр представляет собой частично окрашенный фильтр градиентным переходом из обычно верхней окрашенной части в нижнюю прозрачную часть. Часто можно встретить нейтрально-серые градиентные фильтры, используемые для съемки пейзажей с четко выраженным и ровным горизонтом. Темной частью обычно затеняют небо, а ландшафт при этом остается не тронутым.
Обычно такие фильтры производят в квадратной оправе, закрепляемой на специальном держателе, который в свою очередь крепится либо к штативу, либо к объективу камеры. Мне очень нравится порой использовать в Adobe Lightroom программный аналог такого фильтра. Два клика и получается аналогичный результат. Градиентные светофильтры призваны решить проблему ограниченного динамического диапазона матрицы. Я предпочитаю использовать технику Dual ISO или HDR для решения этой проблемы.
Поляризационный фильтр (или просто поляризатор) преобразует поляризованный свет, образующийся в результате отражения от каких-либо поверхностей, при этом цвета этих поверхностей, как правило, насыщаются. Отражения от металлических поверхностей поляризаторы не задерживают. Очень часто используются при пейзажной съемке с боковым светом (перпендикулярным оптической оси объектива), когда голубое небо становится ярким и насыщенным, порой даже чересчур становится синим. Также поляризаторы используют для съемки воды или содержимого витрин.
При этом оправа поляризатора вращается, тем самым позволяя настроить степень пропускания отражения, то есть всего лишь повернув на 180 градусов фильтр можно сфотографировать отражение от витрины, например улицу, а можно наоборот — содержимое этой витрины. Не стоит снимать выворачивая поляризатор в максимум на широком угле при съемке пейзажей, поскольку часть неба очень сильно затеняется при этом. При съемке лиственных растений также поляризатор помогает отсечь голубое отражение неба и прочие отблески, делая листвую более теплой и зеленой. Стоит заметить, что поляризаторы поглощают часть света, и обычно приходится увеличивать выдержку в один-два стопа. Очень эффективен поляризатор при съемке радуги. Очень часто можно найти в интернете фотографии озер или рек с прозрачной водой, по которым плывут лодки, но создается эффект лодок, летящих по воздуху. Это достигается поляризатором, который убирает блики с поверхности воды, а прозрачность чистой воды делает все остальное.
Стоит заметить, что съемка панорам с поляризационным фильтром бессмысленна, так как цвет неба будет неравномерным из-за разной поляризации.
Нужно помнить, что наибольший эффект при использовании поляризатора будет в случае нахождения солнца относительно камеры перпендикулярным к главной оптической оси. При съемке на сверхширокоугольные объективы также скорей всего появится цветовая градиентность неба от темно синего к светло голубому. Из недорогих поляризаторов могу порекомендовать японских производителей Marumi и Hoya.
Существует целая группа светофильтров, объединенных одним общим и простым названием — цветные (спектральные) светофильтры (color conversion). Эти фильтры пропускают какую-то конкретную часть спектра, задерживая все остальное. С одним из них мы уже познакомились — это был ультрафиолетовый светофильтр, который задерживал ультрафиолет. Инфракрасный светофильтр аналогично UV-фильтру пропускает только инфракрасное излучение.
Во времена процветания пленочной фотографии часто использовались Корректирующие и Конверсионные светофильтры, теперь же на цифровых камерах эту задачу решают выставлением нужных значений баланса белого.
Заметьте, что фотографируя в RAW-формате про баланс белого можно особо не думать, поскольку нужный светофильтр можно виртуально «установить» на этапе постобработки фотографий. Корректирующие (коррекционные) фильтры предназначены для небольшого изменения цветовой температуры снимка. А конверсионные вносят более существенную поправку в температуру. В любом случае эти светофильтры неактуальны для DSLR-камер. Тем не менее, приведу краткое описание некоторых таких светофильтров от компании Hoya:
Повышающие цветовые светофильтры (синие):
80 — повышают цветовую температуру (с 3200К для 80A, с 3400К для 80B, с 3800К для 80C) до 5500К. То есть позволяют снимать дневной пленкой при теплых лампах накаливания (3200-3800К).
82 — слегка повышают температуру (82A на 200К, 82B на 400К, 82C на 600К). Можно снимать пленкой для ламп накаливания (3200К) при более теплом освещении (82B для 2900К).
Понижающие цветовые светофильтры (оранжевые):
85 — понижают цветовую температуру с 5500К до более теплых (3400К для 85, 3200К для 85B, 3800К для 80C).
То есть позволяют снимать пленкой для ламп накаливания при дневном освещении.
81 — слегка понижают температуру (81A на 200К, 81B на 300К, 82C на 400К). Используются для съемки в более теплых тонах.
Важное замечание. При использовании фильтров 80 и 85 происходят сильные потери пропускания света, порядка 1 стопа. При использовании 81 и 82 потери от 1/3 до 2/3, чем больше сдвиг температуры, тем больше потеря. Это нужно учитывать.
К цветным также относят ряд усиливающих светофильтров. Эти светофильтры усиливают цвета в определенных областях спектра без существенного влияния на другие области. В частности, чтобы сделать небо более голубым используется Blue Enhancer, который делает пейзажи более выразительными. Для усиления зелени используется Green Enhancer, а для осенних пейзажей может пригодиться Red Enhancer. Эти светофильтры также поглощают до 1 стопа света и поэтому применимы они в основном при дневном свете. Однако все эти манипуляции можно легко совершать в Photoshop или Lightroom, поэтому на сегодняшний день эти светофильтры неактуальны даже для пленочников.
Еще один светофильтр, предназначенный для съемки портретов, так и называется PORTRAIT. Он делает кожу более живой и здоровой. Потери света порядка 20%.
При съемке с флуоресцентными лампами на фотографиях возникает зеленый оттенок из-за того, что эти лампы светят белым светом достаточно короткое время с частотой 50Гц. Поэтому нужно снимать с выдержками 1/50 или 1/100. Но можно воспользоваться фильтром FL-DAY, который исправит зеленый оттенок. Также съедают 1 стоп света.
Контрастный светофильтр предназначен для ослабления очень темных и очень светлых тонов. Bспользуется для искусственного расширения динамического диапазона. Актуален при съемке высоконтрастных сцен.
Можно выделить еще одну группу светофильтров под общим названием — эффектные светофильтры. Из названия уже понятно, что они предназначены для создания неких эффектов. Различные софт-фильтры реализуют эффект легкого размытия и мягкого контраста.
Фотографии получаются в пастельных тонах, что подходит для съемки младенцев, церемонии бракосочетания или лав-стори. Мое лично мнение — это все глупости. Если уж и понадобится такой эффект сделать, для этого Photoshop существует. Сюда же относят Диффузные, DUTO и FOG светофильтры. Дифракционные светофильтры позволяют создавать эффекты за счет отверстия в стекле фильтра или нанесенного рисунка на поверхности стекла. Center-Spot светофильтр используется для создания софт эффекта по краям кадра, акцентируя внимание в центре кадра. Звездный светофильтр также является частным случаем дифракционных фильтров и предназначен для создания из точечных источников света в кадре лучистых звездочек и чем ярче будет источник, тем длиннее будут лучи.
Отдельного внимания заслуживают макро-линзы (MACRO CLOSE-UP), которые позволяют делать снимки макромира без покупки дорогостоящих макрообъективов. Качество, конечно, не высокое у таких снимков.
Вышесказанное хочется подытожить следующей мыслью: в век цифровой фотографии, когда фотографии часто подвергаются сильной обработке в графических редакторах типа Adobe Photoshop уже нет такой острой необходимости в приобретении десятков различных светофильтров. Большинство задач можно выполнить в том же фотошопе. Однако, эта мысль не относится в большинстве случаев к нейтральным, поляризационным и уж тем более защитным светофильтрам, которые обязательно должны появиться в вашей фото-сумке, если их еще там нет.
И последний важный вопрос. Какие фирмы выпускают хорошие светофильтры? Однозначно можно рекомендовать дорогие светофильтры B+W. По более доступной цене на рынке представлены фирмы Hoya, Kenko, Marumi, Praktika. Если не смущает компендиум, то рекомендую использовать квадратные светофильтры компании Lee. Также можно найти светофильтры компании Rodenstock, которые отличаются своих высоким качеством и высокой ценой. Настоятельно рекомендую избегать дешевые китайские фильтры, типа Flama.
Домашнее задание
Попытайтесь в яркий солнечный день сделать снимок на открытой диафрагме, чтобы замылить задний фон, а также на длинной выдержке, например, воды в речке или ручье. Без ND-фильтра Вам не обойтись.
Используя поляризационный фильтр добейтесь хорошей передачи синевы неба без излишнего затемнения в яркий солнечный день.
Твитнуть
Фильтр пропускает только правильный свет
Ученые только что создали новый тип светофильтра, который отличается исключительной избирательностью. Построенный из стопки прозрачных материалов, он пропускает свет только с определенного направления. Все остальное будет просто отражаться от него.
Такое устройство могло бы улучшить качество камер за счет уменьшения бликов от солнца. Новый фильтр может повысить чувствительность телескопов, блокируя свет от ярких звезд, который в противном случае мог бы размыть более тусклые объекты. Это может повысить производительность солнечных батарей, которые преобразуют свет в электричество.
Это может даже помешать назойливым людям украдкой взглянуть на то, что происходит на экране вашего компьютера.
Люди тысячелетиями фильтруют свет. Например, витражи пропускают свет только одного цвета. Каждая линза в 3D-очках пропускает только определенный свет. (Каждый глаз получает разное изображение. Только когда мозг объединяет эти два отдельных изображения в одно, кажется, что изображение выпрыгивает за пределы экрана.) Новый фильтр первым выбирает свет с одного конкретного направления.
Видео: Работа фильтра
Ичен Шен из Массачусетского технологического института в Кембридже работал над новым устройством. Как физик, он и его коллеги-ученые многое понимают в том, как ведет себя свет. Они знали, что когда он проходит через один материал и входит в другой, он может изменить направление. (Вы можете сами увидеть это изменение в том, как соломинка для питья в стакане воды изгибается там, где вода встречается с воздухом.) Свет также может отражаться. Но если свет падает на второй материал под правильным углом, он остается неизменным.
Ученые называют это углом Брюстера.
Шен и его коллеги построили новый фильтр, используя чередующиеся слои стекла и оксида тантала. Этот второй материал иногда используется для изготовления линз. Ученые знали, что угол Брюстера для света, проходящего через один материал во второй, составляет 55 градусов от вертикали.
Эксперты хотели убедиться, что свет, идущий под любым другим углом, будет полностью заблокирован. Таким образом, они уложили 84 ультратонких слоя из двух своих прозрачных материалов. Это составило их новый фильтр. Теперь любой нежелательный свет должен отражаться или преломляться при переходе от одного слоя к другому. С таким количеством слоев фильтр в конечном итоге будет отражать весь нежелательный свет. Просвечивать должен только свет под нужным углом. А исследователи сообщили об успехе 27 марта в Наука.
«Это очень умный подход», — сказал Питер Бермел Science News . Инженер-электрик из Университета Пердью в Западном Лафайете, штат Индиана, он не работал над новым фильтром.
Шен и его коллеги протестировали свой фильтр размером 2 на 4 сантиметра (0,8 на 1,6 дюйма), поместив его между камерой и изображением радуги. Практически из любого положения, в котором они вращали фильтр, он работал как зеркало. Под каждым из этих углов радуга оставалась скрытой от глаз. Но когда ученые разместили фильтр под углом к камере 55 градусов (от вертикали), устройство стало прозрачным. Наконец показалась радуга.
Шен и его коллеги сообщают, что каждый цвет проходит через фильтр без проблем. Тот же подход должен работать, если сложить практически любую пару прозрачных материалов, сказал Шен Science News.
Power Wordsугол Пространство (обычно измеряемое в градусах) между двумя пересекающимися линиями или поверхностями в точке их пересечения или вблизи нее.
Угол Брюстера Угол относительно плоскости, идущей вертикально (вверх и вниз), под которым свет проникает в новый материал не гнут.
инженерное дело Область исследований, в которой математика и наука используются для решения практических задач.
фильтр Экран, пластина или слой вещества, поглощающего свет или другое излучение или избирательно препятствующего прохождению некоторых его компонентов.
линза (в физике) Прозрачный материал, который может фокусировать или рассеивать параллельные лучи света, проходящие через него.
физик Ученый, изучающий природу и свойства материи и энергии.
прозрачный Пропускает свет, благодаря чему можно отчетливо видеть объекты позади.
вертикальное Направление вверх и вниз. Противоположность горизонтали, которая будет проходить параллельно земле.
Как линзы, зеркала и фильтры работают в вашем проточном цитометре
Автор Тим Бушнелл, доктор философии
0031 линзы, зеркала и фильтры в вашем проточном цитометре.
При взаимодействии лазеров с частицами и клетками в точке наблюдения или точке опроса генерируется рассеянный и флуоресцентный свет. Чтобы измерить этот свет, цитометр должен собрать его как можно больше. Это работа объективов.
Говард Шапиро красиво сформулировал эту обязанность, когда сказал: «Линзы обеспечивают пространственное разрешение , что позволяет нам собирать большое количество света, исходящего из очень маленькой области пространства (то есть точки опроса), и относительно небольшое количество света, исходящего из других областей на очень небольшом расстоянии».
Другими словами, хорошие линзы позволяют нам собирать интересующий нас свет (рассеянный и флуоресцентный свет), избегая ненужного света (например, блуждающего лазерного излучения).
Оптическая система сбора данных цитометра должна решать две задачи. Во-первых, он должен собрать как можно больше света из точки допроса.
Во-вторых, он должен коллимировать этот свет так, чтобы все лучи распространялись параллельно друг другу и могли проходить по пути сбора, не расходясь. Линзы цитометра предназначены для выполнения этих двух задач и делают их хорошо.
Система собирающих линз, которая обычно состоит из нескольких линз, размещается непосредственно перед точкой опроса. Коллимирующие линзы могут располагаться на некотором расстоянии от собирающей линзы в зависимости от оптической конструкции цитометра.
Собирающая линза, предназначенная для обнаружения сигналов флуоресценции и бокового рассеяния, обычно располагается под углом 90° относительно угла, под которым лазерный луч взаимодействует с потоком.
Сигнал прямого рассеяния, с другой стороны, собирается под углом 180° относительно угла, под которым лазер попадает в поток (путь FSC находится перед лазером, если смотреть на него прямо).
На рис. 4 ниже показана общая конфигурация оптики в точке опроса, если смотреть сверху на цитометр.
Одной из характерных особенностей системы обнаружения прямого рассеяния является полоса затемнения . Это устройство предотвращает попадание лазерного луча на детектор прямого рассеяния. Из-за своего положения пути сбора прямого рассеяния «смотрят» прямо на лазерный луч. Если бы не было устройства, которое блокировало бы нерассеянный лазерный свет, любой соответствующий сигнал прямого рассеяния, попадающий на детектор FSC, был бы полностью заглушен лазерным светом.
Затеняющая планка представляет собой горизонтальный кусок металла, который блокирует лазерный луч, но позволяет рассеянному свету проходить через него и в детектор.
На рис. 5 ниже показано, как полоса затемнения прямого рассеяния взаимодействует с лазерным излучением.
Многие цитометры используют оптические волокна для направления собранного света в систему обнаружения флуоресценции и бокового рассеяния. В этих типах систем выход собирающей линзы фокусируется на концах волокон, которые направляются к пути обнаружения.
Это может быть очень выгодно для общей конструкции цитометра.
Пути обнаружения могут быть интегрированы в пространство прибора, которое иначе было бы невозможно, благодаря гибким путям, предлагаемым волокнами.
В некоторых системах линза и волокна напрямую соединяются с помощью оптического геля, который может свести к минимуму потери света из-за рефракции.
Когда свет проходит через различные типы сред (воду, кварц и воздух), он преломляется на границах раздела сред. Степень, в которой это происходит, зависит от разницы показателей преломления между двумя средами: чем больше разница, тем больше преломление. При соединении линзы, обычно из стекла или кварца, с материалом с аналогичным показателем преломления, например гелем, можно уменьшить потери при переходе света между средами.
Недостатком гелей является то, что они могут треснуть и отсоединить линзу от волокон, что предотвратит попадание большей части собранного света в волокна и потребует ремонта инженером по обслуживанию.
Некоторые цитометры используют оптические волокна для доставки лазеров к точке опроса. Эта стратегия также обеспечивает экономию места с точки зрения расположения лазеров в приборе. Однако недостатком этого подхода является то, что могут быть значительные потери мощности между выходом лазера и точкой опроса, когда лазерный свет проходит через волокно.
Кроме того, волокна несовместимы со светом более высокой энергии, особенно с УФ-излучением, которое со временем может повредить материал волокна и требует частой замены.
2. Зеркала.После сбора и коллимации света в точке опроса его необходимо разделить по длинам волн, чтобы каждый детектор можно было использовать для измерения определенного спектрального диапазона.
Опять же, Шапиро очень элегантно формулирует это: «Оптические фильтры (и зеркала) обеспечивают 9Спектральное разрешение 0031 , позволяющее различать рассеянный, флуоресцентный и фоновый свет».
Зеркала обычно направляют и разделяют свет по пути обнаружения, в то время как фильтры размещаются непосредственно перед каждым детектором, чтобы в конечном итоге определить полосу или диапазон длин волн света, который взаимодействует с этим детектором.
Дихроичные зеркала представляют собой кусочки стекла, покрытые с одной стороны материалом, который пропускает свет с длиной волны выше или ниже определенной, отражая остальную часть. Дихроичные зеркала, расположенные под углом 45° к направлению падающего или встречного света, имеют longpass и shortpass вкусов. Зеркало 600 LP (longpass), например, отражает свет короче 600 нм, пропуская при этом свет длиннее 600 нм. 600 SP (короткий пас) сделали бы наоборот.
Действие дихроичного зеркала лучше всего иллюстрируется с помощью графика процентного пропускания (сколько проходит) в зависимости от длины волны.
На рис. 6 ниже показан график передачи из информации о продукте 590 LP производства Chroma Technologies, одного из основных производителей оптических фильтров и зеркал, используемых в проточной цитометрии.
https://www.chroma.com/products/parts/t590lpxr#tabs-0-main-2
При длинах волн ниже 600 нм светопропускание резко падает при использовании этого зеркала 590 LP.
При 590 нм пропускание составляет 50% и продолжает быстро падать. Весь непрошедший свет отражается.
Дихроичные зеркала располагаются на пути оптического обнаружения таким образом, что поверхность с покрытием обращена к падающему лучу света. Вам может быть интересно, какой эффект был бы, если бы зеркало было установлено задом наперед, так что сторона без покрытия была бы обращена в направлении встречного света. Интересно, что это, вероятно, не имело бы большого эффекта вообще.
Свет, проходящий через зеркало, не пострадает. Однако отраженный свет может немного искривляться к моменту отражения. Если фильтр установить «назад», падающий свет пройдет через стекло дважды — один раз, чтобы достичь покрытия, и один раз, когда он отразится от покрытия, что может привести к некоторому преломлению.
На практике это обычно мало влияет на измерения флуоресценции. Конечно, устанавливать дихроики наоборот не рекомендуется, но интересно, что эффект от этого не такой серьезный, как может показаться.
Фильтры представляют собой кусочки стекла, покрытые с обеих сторон, которые пропускают свет определенного набора или диапазона длин волн, поглощая или интерферируя с фотонами других длин волн.
Они бывают полосовых , длинных и коротких . Полосовые фильтры чаще всего используются в проточной цитометрии. Эти компоненты, расположенные перед детекторами, определяют набор длин волн и, в конечном счете, какие флуорофоры будут измеряться каждым детектором. Полосовые фильтры называются в зависимости от центра и ширины полосы пропускаемого света.
Например, фильтр 525/50 пропускает свет с длиной волны в диапазоне 500-550 нм (525 +/- 50 нм). Обратите внимание, что ширина всей полосы составляет 50 нм — диапазон не 525+/-50 нм, а 525+/-25 нм (25 нм по обе стороны от центральной длины волны).
На рис. 7 ниже показана кривая передачи от Chroma Technologies для полосового фильтра 525/50.
https://www.chroma.com/products/parts/et525-50m
Как видно, пропускание этого фильтра почти асимптотически падает при 500 нм и 550 нм. Этот конкретный фильтр, учитывая его полосу пропускания, идеально подходит для измерения флуоресценции FITC, GFP или любого другого флуорофора со схожими спектрами излучения.
Наконец, Рисунок 8. объединяет дихроичные зеркала и полосовые фильтры, чтобы проиллюстрировать, как они взаимодействуют на пути обнаружения. Стрелки представляют направление света, когда он проходит через путь.
Последнее замечание о фильтрах. В то время как они, по большей части, очень хорошо пропускают соответствующий свет и не пропускают ненужный свет, существуют определенные обстоятельства, когда неправильный вид света — особенно лазерный свет — может проскользнуть мимо охранников и саботировать обнаружение.
Чаще всего это проблема в канале «PE», измеренном на лазере с длиной волны 561 нм.
Центр полосы пропускания этого канала обычно находится в районе 575-590 нм, а его более длинный (длина волны) край может быть опасно близок к 561 нм.
В фильтрах также есть некоторая изменчивость, что приводит к утечке лазерного излучения.
Наконец, фильтры могут блокировать только до определенного момента. Если на них направить достаточное количество света, скажем, мощного лазерного излучения, определенная часть этого света пройдет. Влияние всех этих посторонних фотонов может быть очень серьезным.
Чрезмерное фоновое освещение детектора может привести к резкому снижению его чувствительности. Если измерять 8-пиковые бусины в условиях высокого оптического фона, вы увидите как тусклые пики намного выше по шкале, чем они были бы в противном случае, так и слияние пиков.
Знание этого может быть полезно для устранения неполадок. Если у вас возникли проблемы с разрешением популяции в канале, особенно рядом с линией лазера, возможно, стоит исследовать проблему утечки лазерного излучения в этот канал. В этом отношении бусы с 8 пиками могут быть полезным диагностическим инструментом первой линии.
В этой статье описаны некоторые основные компоненты оптических систем, используемых в проточной цитометрии.