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使用 Semrock 滤光片，加快产品上市时间
2024 年 7 月 28 日 作者： IDEX Health & Science
美国艺达思健康与科学有限公司是 Semrock 硬镀膜干涉滤光片的供应商。尽管以下信息假设您对硬涂层滤光片大致熟悉，但请注意，我们的网站上有许多丰富的 资源 可以扩展您的知识。在本次直播中，我们讨论了如何使用免费的 SearchLight™ 光谱建模工具、我们丰富的 目录滤光片 以及 与我们的合作 来加快上市时间。
动机
从原型设计到制造，在 18 到 24 个月或更短的时间内完成，正成为产品成功的关键。除了更高的市场份额和更早的收入产生外，抢先上市还带来了溢价和更高的销售水平。在生命科学行业尤其如此，新工艺的快速采用可以推动研究和诊断能力的发展。早期的市场进入者可以建立强大的品牌影响力，成为研究人员和临床医生的选择方案，专利保护可以保护利益并提供一段时间的市场排他性。这些特点凸显了生命科学领域快速发展和商业化战略的重要性。
美国艺达思健康与科学有限公司发现，许多生命科学仪器的用户需要更高的吞吐量、更好的信号和更暗的背景，这意味着选择好的滤光片是产品成功的关键。您需要稳定的供应链、明智的研发投资，以及合作来达到您的滤光片需求。本博客分享了一些工具和原型设计考虑因素，以加快上市时间。
使用 SearchLight™
让我们考虑如何使用 SearchLight 为您的系统建模。这个免费的光谱查看器和分析工具可以节省您的时间，避免在面包板级别进行滤光片优化。SearchLight 模拟荧光设置，使您能够比较不同的滤光片、光源和荧光团。请注意，您的数据是保密的。
SearchLight 基础知识
要解锁 SearchLight 的全部功能，请 创建一个帐户，这是一个免费且简单的过程。虽然您可以在不注册的情况下访问 SearchLight 功能，但帐户将允许您保存和共享 SearchLight 会话，上传自己的光谱响应数据等。
为 SearchLight 中的带通滤光片寻找二向色镜
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使用“搜索”功能可以轻松地将滤光片带入 SearchLight 会话。您可以按中心波长或滤光片类型进行搜索，然后通过单击箭头或零件号将滤光片带入会话。如果您想探索我们的目录滤光片，并找到中心波长为 500 nm 的带通滤光片，请键入 500 并查看光谱中感兴趣的滤光片。 您还可以 使用我们的命名规则 来浏览我们的目录产品。例如，我们的二向色镜在零件号中都有“Di”。因此，在搜索框中键入“Di”将显示我们的二向色镜。滤光片搜索框使用星号作为通配符功能，这对于扩展搜索很有用。
使用兼容产品搜索查找二向色镜
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假设你在实验室里发现了一些带通滤光片，你想找到一个适合的二向色镜。首先，将滤光片带入 SearchLight 会话。在这个例子中，两个带通滤光片是 FF01-500/24 和 FF01-571/72，双击箭头将滤光片带入会话。我们还可以通过单击并拖动感兴趣的区域或键入所需的范围来调整显示的波长范围。双击绘图可将图形重置为默认值。
您在设置中使用了哪种荧光染料？在这个例子中，让我们使用 YFP。搜索您的荧光团，双击将荧光团带入会话。现在让我们来看看一些考虑因素，以确定这两个滤光片是否可以制成适合的激发片和发射片对。通带与 YFP 光谱重叠得足够好，我们可以进入下一步。
让我们来看看 OD 阻挡，您可以通过单击 OD 单选按钮来实现。一般来说，你需要在互补通带中进行深度阻挡（也就是说，激发片应该在发射片通带所在的位置进行阻断，反之亦然），并且你需要在波长空间中分离带通滤光片的边缘。光谱重叠的地方称为交叉点。我们的目标是至少 OD 3.5 的交叉点，其中光谱响应曲线在 OD 3.5 处重叠。在这个例子中，我们看到这两个滤光片可以很好地配对，因为互补的 OD 阻挡很高，交叉点很深。
使用 FF01-527/20 作为发射片不是上佳选择的滤光片对。我们看到交叉点基本上是不存在的，因此有可能出现光源渗漏、背景增加等情况。
我们已经确定两个原始滤光片具有足够的互补 OD 阻挡和 OD 交叉点，因此我们可以使用兼容产品搜索来找到二向色镜。首先单击 YFP 荧光团旁边的虚线。然后单击查找兼容产品。您可以搜索激发片、发射片、二向色镜和滤光片组。我们想找到一个二向色镜。搜索发现了几个潜在的匹配项，所以让我们在会话中引入一些。
我们通常会寻找具有适合反射和透射带的二向色镜，以及不太靠近激发片和发射片的二向色镜。直观地比较二向色镜可以深入了解自定义滤光片组的性能，但 SearchLight 还有一个额外的重要功能：系统计算器。使用此计算器，您可以对系统中的信号和噪声进行建模。很容易填写不同的输入并对系统进行建模。为了解释结果，信号与亮度有关，激发光噪声与背景暗度有关，信噪比与对比度有关。
定制光源和相机输入，以便在 SearchLight 中更好地模拟您的系统
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浏览计算器中的不同的二向色镜，看看哪一组具有亮的信号、暗的背景或好的信噪比。请注意，可以定制一些输入，以更好地模拟您的系统：光源和摄像头。
我们可以在 Searchlight 中搜索这些光谱响应，可以直接搜索光源的名称，也可以查看选项以找到接近的匹配。让我们使用这个光源：M505L3。您还可以搜索探测器，找到您正在使用的探测器或找到较匹配的探测器。让我们用这个相机：TVISB。我们现在可以更好地模拟我们的系统，并选择较好的二向色镜。使用 SearchLight，您可以选择一种二向色镜在您的系统中进行测试，而无需购买少量不同的二向色镜并在实验室中花费时间测试这些二向色镜。
比较滤光片组的建议
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假设您的实验室中没有滤光片，或者您想设置建议。我们可以选择“查找兼容产品”并搜索滤光片组。您可以通过单击箭头将滤光片组带入会话。让我们考虑一下，使用计算器功能，哪个滤光片组可能是这种荧光设置的更好选择。
为了节省一点时间，我使用相同的光源、检测器和荧光团设置设置了多个计算器。我们现在可以通过观察不同的信号、噪声和信噪比来比较不同的滤光片组。现在，您可以浏览不同的滤光片组并比较它们的性能。如果您想要亮的信号和暗的背景，此计算器显示我们的 Avant 滤光片组提供高信号和暗背景。如果您的系统不需要高阶性能，我们可以看到 LED-YFP-A 的亮度很接近，只是激发光噪声多一点。通过单击“规范化其他计算器”复选框对计算器进行归一化，我们可以更容易地比较这些滤光片组。一旦我们选择了我们喜欢的滤光片组，我们就可以使用“在艺达思健康与科学网站中查看”功能直接进入产品网页。
在 SearchLight 中使用自定义数据
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现在假设您的光源或探测器不在探照灯中。您可以使用制表符分隔的文件和“我的数据”功能上传响应，将您的自定义数据带入 SearchLight 会话。然后，您可以使用计算器中的数据。或者，假设您想对带通滤光片、长波通滤光片或二向色镜进行建模，您可以使用我们的建模功能轻松建模。
假设您的系统具有非法线入射角或非零锥半角 CHA 的目录带通滤光片。您可以使用 MyLight 对这些因素进行建模，MyLight 使用我们用于制造目录滤光片的实际镀膜步骤。您还可以模拟不同的偏振，这对二向色镜很有帮助！
使用 SearchLight 进行测试和优化，使您无需在实验室中费力地验证不同的滤光片组合，从而腾出时间用于其他工作。我们现在已经介绍了如何通过找到兼容的滤光片并使用计算器比较不同的选项来优化 单 通道设置。
假设你有一个多通道系统，或者你在设置中使用了多个荧光团。让我们来看一个 Cy3 和 Cy5 荧光设置的示例，以演示如何计算渗出。在这个 SearchLight 会话中，我预先填充了 Cy3 和 Cy5 荧光团、光源（虚线黑线）和检测器（虚线黄橙色线）。我还选择了一个滤光片设置进行考虑。我们可以使用系统计算器计算出血量。
荧光团在各自通道中的计算器位于图下方。期望的 Cy3 信号和期望的 Cy5 信号在两个不同的计算器中。为了计算串扰，一个计算器显示 Cy3 通道中存在多少 Cy5 信号。为此，选择与 Cy3 计算器相同的滤光片，但用 Cy5 替换荧光团。Cy3 也有类似的计算器。在这种情况下，我们看到两个通道的串扰都很小。使用归一化功能使分析更容易。
外推到其他系统，您可以为每个荧光团和每个通道创建一个 SearchLight 计算器，以比较所需的信号并计算串扰量。
保存和共享您的 SearchLight 数据
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您可以保存 SearchLight 会话以供以后分析，也可以使用生成的链接与同事和合作者共享会话。“导出”功能以 CSV 格式下载您生成的计算器。“打印”将创建会话的 PDF。
访问我们的网站获取有关 SearchLight 其他功能的教程，在 SearchLight 页面上选择“ 帮助”。如果您喜欢的荧光团、光源或探测器在 SearchLight 中丢失，请 联系我们，我们可能会将其添加到我们的库中。
确定滤光片的规格
有时，我们的目录中没有您想要的滤光片，或者您知道您需要为您的系统定制滤光片，因此您需要定制规格。定制滤光片可根据您的系统定制光学响应，您只需为所需的光学响应付费。您可以使用我们的目录滤光片来实验滤光片的光谱响应，以帮助确定自定义规格。让我们探索操纵滤光片或将其组合的方法，以发现您的系统所需的光学规格，同时考虑滤光片成本驱动因素。
中心波长 CWL & 带宽
您可能对您的系统想要的通带区域有一个大致的概念，但也许您想对其进行微调。您可以将短波通滤光片与长波通滤光片在一起，通过构建自己的带通滤光片来创建边缘，以确定您可能需要的通带。您还可以使用两个不同的带通滤光片创建通带，以创建较小的通带。角度调谐是测试边缘位置的好方法，也可以测试将通带移到蓝色是否有益。记住，您可以使用 SearchLight 对角度调整进行建模。通过角度调谐或组合滤光片，您可以确定中心波长和带通区域。
OD 阻挡深度
有很多方法可以测试系统所需的阻挡深度。例如，如 OD 图所示，组合一个滤光片的两个或多个副本可以证明需要比一个滤光片提供的更深的阻挡。我们还对不同系列的滤光片进行了不同程度的 OD 阻挡。我们的 Nanopede™ 滤光片系列 具有 OD 5 的基本 OD 阻挡功能。我们的 BrightLine 滤光片系列有各种不同级别的阻挡；只需查看每个滤光片页面上的滤光片规格。您可以组合不同深度的 OD 阻挡，以了解您的系统可能需要什么。
在整个光谱范围内很少需要特别深的阻挡。可以考虑阶梯式方法中的不同级别的阻挡，使得较深的阻挡在通带附近，而阻挡在该范围之外减小。根据探测器的响应度调整阻挡深度意味着您不需要为不需要的 OD 阻挡付费。
OD 宽度
除了阻挡的深度，还必须考虑阻挡的范围。你的探测器的响应率是多少？光电倍增管和一些光雪崩二极管在近红外和红外波段的响应率很低，所以你可能根本不需要太多的阻挡。如今，许多相机的组件中都内置了红外滤光片，这展示了另一种情况，即仔细考虑探测器的响应度可以为您节省资金。您还可以考虑您的光源，并调整 OD 宽度以匹配它。
边缘陡度
边缘陡度是从 OD 6 阻挡到透过的过渡，较陡的边缘表示波长空间中的过渡较窄。我们的目录滤光片中有不同程度的边缘陡度。我们很陡峭的边缘是长波通 LWP Verona™ 系列，它根据边缘波长在大约 1 nm 内从阻挡过渡到透过。我们还有其他边缘不太陡峭的长波通滤光片。同样，我们也有不同陡度的二向色镜。一般来说，更陡的边缘是更高的成本驱动因素，因此优化适合的陡度是关键。您可以使用 SearchLight 作为向导来比较不同的陡度水平。
让我们来看一个有趣的场景。有时，您会为系统中的一个通道确定一组规范，例如边缘过渡宽度，并尝试将规范转换为其他通道。假设您确定了蓝色通道的规格，并希望将这些规格转换为红色通道。重要的是要考虑相对变化而不是绝对变化。也许你已经确定了从阻挡到透过的过渡应该有多窄。415 nm 处的 8 nm 过渡具有 1.5% 的合理边缘陡度。750 nm 处的相同 8 nm 跃迁具有更陡峭的边缘陡度，因此更昂贵，为 1%。8 nm 表示规格的绝对偏移。相反，如果您选择在 750 nm 处匹配 1.5% 的边缘陡度，则过渡为 ~12 nm ，并且边缘陡度成本驱动因素对两个滤光片保持不变。强烈建议使用相对变化，即目标波长的百分比。
场角
您可能熟悉光学系统建模和确定系统视场角的方法。仔细考虑 入射角 AOI 和 锥半角 CHA 对滤光片的设计至关重要。当 入射角 AOI 增加时，边缘会向蓝色移动，而锥半角 CHA 增加时。会放松边缘，因为锥半角 CHA 在滤光片响应中对各个入射角 AOI 进行平均。Semrock 可以为每种效果进行设计，使透射率很高，边缘保持所需的陡度，如本例所示。
制造规范
我们有 20 多年的制造硬镀膜滤光片的经验，因此我们知道我们的制造工艺会带来什么。Semrock 使用制造规格，这意味着我们图纸和规格表上的规格是您制造的滤光片的规格。制造裕度是指由于制造过程中的自然变化，滤光片边缘在波长空间中的偏移量。我们在设计中增加了制造裕度。换句话说，不仅是理论响应符合规格，而且是实际的镀膜滤光片。我们的制造裕度处于行业中的好地位，有些人认为这是很好的标准。
与 Semrock 滤光片合作
我们已经介绍了如何在 SearchLight 中建模，以及如何在原型制作过程中测试规范和考虑规范。让我们谈谈与我们的团队合作！
我们是规格工程师。在您制作原型时，我们会与您一起进行规格选择和权衡，以便您能够达到系统性能需求和滤光片物料清单（BOM）。在我们的合作中，我们可以确定哪些规格对您的设置至关重要。例如，如果您需要高的信号，我们建议您使用我们的边缘放置功能。使用我们好的工艺，我们可以减少制造裕度，使连续运行的可变性甚至优于我们的好的标准制造裕度。
我们也为制造过程的可重复性而自豪。正如您在这张图中看到的，我们的滤光片年复一年性能不变，各个批次，不同年份，甚至是工厂地址变化后。
我们有测量能力证明我们达到或超过了我们的制造规范。我们使用我们的旗舰光谱测量系统 Peregrine 测量 OD 6。但是，这并没有为我们测量到足够深的 OD 阻挡，所以我们开发了专有的 KolaDeep 光谱测量系统，该系统可以测量到 OD 9、10 甚至11。KolaDeep 还可以测量陡峭的边缘，因此我们可以证明紧密的过渡和好的边缘陡度符合您的规格。
我们的合作还决定了根据您的生产水平需求，您的滤光片应遵循哪条生产线。这意味着您用于原型制作的滤光片使用与生产滤光片相同的制造工艺。
总之，利用我们的能力，将您的系统快速推向市场。我们有高透过、深度阻挡和陡峭的边缘，我们证明了这点。这意味着你的系统按照你的期望运行。凭借批次间的重复性和好的边缘放置，我们的滤光片的关键边缘在您的系统中保持一样，这样，您的仪器结果牢靠且可比。我们有两种镀膜工艺可以达到您的生产水平需求，供应连续性和持续的销售增长。
除了上述这些合作伙伴的理由外，我们还有退货政策和好的保修。我们的标准尺寸目录滤光片有 30 天的退货政策，这意味着如果滤光片不适合您，您可以退货，这样您就不会在不需要的滤光片上浪费研发预算。我们为滤光片提供十年保修。我们支持我们的产品及其性能，使您能够支持您的设备及其性能。
