随着光氧化还原催化、平行合成、反应条件筛选和细胞光照实验的发展,实验人员在选择LED光源时,需要考虑的已经不只是照射波长。样品容器、孔位间距、光源表面结构、光功率档位、冷却方式、搅拌条件以及温度控制要求,都会影响系统配置和实际实验效果。
Analytical Sales and Services, Inc.推出的Lumidox® II系列包括96孔LED阵列、24位LED阵列、细胞与生物实验LED阵列、Discovery多波长阵列、LumLamp以及配套控制器。曦源科仪结合不同产品的结构与应用特点,对常见选型问题进行梳理,帮助用户在咨询前明确实验条件。
在确定具体型号前,建议先确认以下实验信息:
实验属于光催化、光氧化还原、平行合成、细胞光照,还是材料光固化等应用;
光敏剂、催化剂或样品的主要吸收波段;
使用96孔板、24孔板、玻璃小瓶、石英瓶还是反应块;
单次需要同时照射的样品数量;
是否需要磁力搅拌;
是否需要控制样品温度;
是否需要比较多个波长;
是否已有Lumidox II控制器。
不能只根据实验名称直接确定波长。比较稳妥的方法是结合光敏剂或样品的吸收光谱、文献条件及前期实验结果进行选择。
Lumidox II 96孔LED阵列采用与96孔格式相对应的LED布局,可用于多样品平行照射、光化学条件比较和高通量反应筛选。
该系列可以选择Lens Mat或Diffuse Mat表面结构,并提供主动冷却底座、实体底座和流道冷却底座等配置。使用透明底或玻璃底微孔板时,还需要确认孔板尺寸、底部结构以及光源与孔板的定位方式。
96孔LED阵列更适合以下实验:
96孔板光照实验;
多组反应条件平行比较;
光催化剂或光敏剂筛选;
高通量反应条件筛选;
对孔位对应关系有要求的实验。
大多数标准Lumidox II阵列为单一波长配置,即一块阵列对应一个主要波长。
Lumidox II 24位LED阵列主要包括9 mm间距和18 mm间距等结构。选择时不能只看“24位”,还需要确认所用反应容器及孔位中心间距。
其中,18 mm间距阵列可以与相应的Para-dox®反应块、玻璃小瓶及温控反应装置配合使用,更适合单个样品体积相对较大、需要搅拌或者需要外部温控的光化学实验。
24位阵列常见应用包括:
光氧化还原催化;
平行合成;
反应条件筛选;
多个玻璃小瓶同步照射;
配合反应块进行温度控制和搅拌。
对于255 nm UVC配置,需要使用相应的石英瓶和配套反应块,普通玻璃容器不适合作为其替代品。
Lumidox II 96孔细胞与生物实验LED阵列主要面向细胞培养及其他生物样品的微孔板光照实验。
该系列采用Lens Mat表面和主动冷却底座,并针对细胞与生物实验配置了5个输出档位:
STAGE 1:10 mW
STAGE 2:15 mW
STAGE 3:20 mW
STAGE 4:30 mW
STAGE 5:40 mW
需要注意,控制器显示的mW代表经过校准的辐射通量,并不直接等同于样品位置的mW/cm²。样品实际接受的辐照度还会受到照射面积、光源距离、孔板底部材质、适配器、液体高度及光路损失等因素影响。
如果实验对样品表面的实际辐照度要求较高,建议在最终使用位置进行测量和记录。
当用户尚不能确定哪一个波长更适合实验时,可以考虑Lumidox II Discovery多波长LED阵列。
Discovery系列将不同波长分布在同一块96位阵列的不同区域,主要用于比较样品对不同照射波长的响应。
常见配置包括:
Discovery 1:375 nm、385 nm和395 nm;
Discovery 2:405 nm、445 nm、470 nm和590 nm;
Discovery 3:505 nm和527 nm。
Discovery阵列适合前期波长筛选,但各波长区域的位置和数量是固定的,不能将其理解为多个能够独立编程控制的光源通道。确定适宜波长后,可以再选择相应的单波长阵列开展后续实验。
Lens Mat表面采用与孔位或反应容器位置相对应的透镜结构,适合需要定向照射和位置对应的实验,也常用于配合Para-dox反应块及细胞培养板适配器。
Diffuse Mat主要提供扩散式光照,更适合需要覆盖一定照射面积、但不强调单个透镜与每个样品孔严格对应的应用。
选择表面结构前,需要确认所使用的微孔板、反应块或样品容器是否有相应的定位方式。
主动冷却底座内置风扇,可以在不连接循环冷却设备的情况下对LED阵列进行散热,适合常规实验和操作相对简便的使用场景。
由于风扇可能受到强磁场影响,主动冷却底座不适合直接放置在部分强磁场滚轴式或翻滚式搅拌设备附近。
实体底座本身不具备主动散热功能。需要进行外部温控时,可根据装置结构配合循环冷却设备、Thermal Transfer Deck或温控反应装置使用。
流道冷却底座需要连接外部循环设备,通过流体循环带走LED工作过程中产生的热量,适合对连续工作和散热条件有进一步要求的实验。
需要区分“控制LED阵列温度”和“控制样品温度”。如果用户要求样品在设定温度下进行反应,还需要结合反应块、温控反应器、循环设备、样品体积及照射功率进行配置。
Lumidox II LED阵列需要配合控制器运行。控制器可以读取阵列内部保存的校准信息,并用于选择输出档位、记录照射时间以及设置倒计时关机。
标准阵列通常设置5个经过校准的输出档位,从STAGE 1到STAGE 5逐级增加。校准数据存储在每块LED阵列或LumLamp内部,而不是存储在控制器中,因此不同光源可以先后连接到同一控制器使用。
单通道控制器一次只能运行一个LED阵列或一台LumLamp。如果实验需要多块阵列同时工作,需要根据同时运行的光源数量配置相应控制系统。
Lumidox II控制器显示的mW为辐射通量,表示相应档位的光功率。mW/cm²为辐照度,表示单位面积接收到的光功率,两者不能在缺少照射面积和光路条件的情况下直接换算。
理论关系为:
辐照度(mW/cm²)=到达目标表面的辐射功率(mW)÷有效受光面积(cm²)
实际实验中,还需要考虑以下因素:
LED与样品之间的距离;
透镜或扩散表面的光分布;
孔板底部的材质与厚度;
适配器及其他光学结构;
液体高度和样品吸收;
不同孔位的照射分布。
因此,不能简单使用整块光源外形面积或整块96孔板面积计算每个孔的实际辐照度。需要获得准确的mW/cm²时,应在确定的孔板、距离和装配条件下进行实测。
使用96孔板开展平行光照:选择96孔LED阵列;
使用较大反应瓶或反应块:考虑24位18 mm间距阵列;
开展细胞或生物样品光照:选择细胞与生物实验LED阵列;
尚未确定适宜波长:选择Discovery多波长阵列进行筛选;
已经明确照射波长:选择相应单波长阵列;
需要常规散热且没有外部循环设备:考虑主动冷却底座;
需要配合外部温控装置:考虑实体底座或流道冷却底座;
需要同时运行多块阵列:提前确认控制器数量及控制方式。
为了提高选型沟通效率,建议提供以下信息:
实验应用及研究目的;
光敏剂、催化剂或样品名称;
目标波长或主要吸收波段;
样品容器的品牌、型号和照片;
单次实验样品数量;
是否需要搅拌;
目标温度及允许的温度波动;
是否需要记录辐照度或累计光剂量;
是否已有Lumidox II控制器或其他配件。
曦源科仪可根据上述信息,协助用户梳理LED阵列规格、波长、表面结构、底座、控制器、反应容器及温控配置,并与制造商进一步确认特殊应用条件。
如需了解Lumidox II系列的波长、光输出、孔位规格及系统配置,可联系曦源科学仪器(上海)有限公司获取产品资料和选型建议。