开源“宏观镜”系统实现动态发光成像

欧洲研究团队开发出一款开源发光成像设备，它结合了动态照明技术，能够实现跨学科的荧光与电致发光观测。这种被称作“发光显微成像系统”的设备将灵活性、经济性和精确性融于一体，为植物科学和材料研究等领域提供了先进的观测手段。

这款新型系统在《光学快报》期刊上详细发表，作为定制实验室装置的替代方案，其开发获得了DREAM项目的支持。与传统成像仪器受限于固定光学结构不同，该显微系统支持复杂的时间分辨照明与检测方案。研究人员可编程控制光调制序列，同步多波长成像，并记录高速响应数据，同时保持对盆栽植物到光伏器件等多样样本的兼容性。

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宏观镜的正视图（a）与剖视图（b）三维CAD渲染图，展示了系统结构及其光学元件。

发光成像技术虽已成为揭示分子与生理过程的重要工具，但实施高级照明方案通常需要光学、电子学与软件工程领域的专业经验。论文共同第一作者、巴黎高等师范学院Ian Coghill博士表示：“我们打造的这套系统无需专业培训即可轻松复现。”研究团队公开了全套资源，包括计算机辅助设计文件、详细构建指南、校准方案和基于Python的控制软件。整套系统采用现成部件与3D打印组件，组装成本低于2.5万欧元，使小型实验室也能进行以往需高端定制设备才能完成的实验。

该显微系统设计支持紫外至近红外波段（405-740纳米）的多种光源，可实现每秒100帧的同步成像。它能施加正弦、脉冲或用户定制的调制序列，用于研究光活性系统的动力学特征。研究团队通过多领域应用验证其性能：在植物生理学中采用动态荧光方案测量拟南芥的光合参数与除草剂吸收；在蛋白质光物理学中通过RIOM方法区分可逆光切换荧光蛋白的动力学“指纹”；在光电器件领域绘制太阳能电池与LED的频率依赖电致发光图谱。

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照明光路的光学仿真

DREAM项目首席科学家Ludovic Jullien博士指出：“这些应用仅是冰山一角。通过开源硬件与可编程照明的结合，我们期待推动植物生物学、光子学和可再生能源等领域的基础创新。”遵循开放科学原则，所有构建文件与分析数据均已在Zenodo平台公开。研究人员鼓励科学界根据需求调整设计，开发新型光学模式，或将其整合至自动化成像流程。Coghill强调：“这并非一次性原型，而是可供持续开发的科研平台——它是探索动态光物理学的开放之门。”

相关链接：https://dx.doi.org/10.1364/oe.570450