酶标仪选择，单色仪型还是滤光片型？

Choosing a Plate Reader: Monochromator or Filter-based?

微孔板读数仪能够快速分析多孔板上的样品，通过量化荧光、吸光度、发光和浊度等关键信号。然而，并非所有的板读数仪都具备相同的功能，因此了解实验室需求与现有技术的结合点非常重要。

研究人员在购买时最常见的问题之一是选择单色器型还是滤光片型板读数仪。

本指南将详细解析单色器和滤光片背后的光学机制，介绍每种选项的优缺点，以及为何您可能会选择其中一种而不是另一种。

什么是单色器和滤光片，它们在微孔板读数仪中如何使用？

微孔板读数仪通过选择性地发射或检测特定范围的光来工作。为了选择分析所需的相关波长，目前的板读数仪采用单色器或光学滤光片。

单色器型微孔板读数仪

单色器（其名称源自希腊语“单一颜色”）是一种可以机械地从一束光中分离出特定波长的设备。含有单色器的微孔板读数仪可以设置为在其范围内任意特定波长进行样品的吸收和发射测量。

板读数仪中的单色器通过将光散射到衍射光栅上，并利用一系列镜子精确地将仪器的光源分离成不同颜色成分来工作。随后，单色器只允许选定波长的光通过并照射到样品上。从样品返回系统后，经过选择性的衍射光栅和镜子，再次只有一个波长到达检测器进行信号读取。

基于滤光片的微孔板读数仪

滤光片是一种光学装置，只允许特定波长的光通过。基于滤光片的酶标仪既有激发滤光片（用于过滤从仪器到样品的光），也有发射滤光片（用于过滤从样品到检测器的光）。

滤光片能够透过的波长范围被称为滤光片的带宽。超出滤光片带宽范围的光无法通过。

Figure 1. Diagrams of the optics in filter-based and monochromator-based plate readers — **图1. 基于滤光片和基于单色仪的酶标仪中光学系统示意图。**(A) 在基于单色仪的酶标仪中，来自仪器光源的光通过包含衍射光栅和一系列反射镜的激发单色仪进行扩散，以分离出用于照射样品的单一波长。来自样品的发射光再通过发射单色仪扩散，确保只有特定波长到达检测器。(B) 在基于滤光片的酶标仪中，来自仪器光源的光先经过激发滤光片，仅允许某一波长范围照亮样品。随后，来自样品的发射光再经过发射滤光片，确保只有特定波长范围到达检测器。

基于滤光片和基于单色仪的酶标仪有什么区别？哪种更好？

对于酶标仪来说，没有唯一“正确”的选择，最佳选择取决于您实验室的需求。

一般来说，配备单色仪的微孔板读数仪可灵活选择任意波长，非常适合进行多种类型实验或全谱扫描。而基于滤光片的微孔板读数仪则是执行常规实验时经济且可靠的选择。

基于单色仪与基于滤光片微孔板读数仪主要优势及用途总结

Key benefits and uses of monochromator-based vs. filter-based microplate readers

基于单色仪酶标仪优点

更高灵活性—单色仪能够在仪器范围内选择任意波长的光，无需更换物理滤光片。基于单色仪的微孔板读数仪无需进行硬件更换或升级即可运行新的检测方法或检测具有不同光谱的荧光团。这种可调节的波长选择为需要不同检测波长、进行多样化实验和分析的实验室提供了灵活性。使用单色仪，实验室无需为分析不同荧光团和检测方法而购买额外滤光片，使基于单色仪的设备更能适应未来实验室的发展需求。
精确波长选择—单色仪能够对波长进行精细调节，以满足特定染料或实验的需求，这对于开发自定义检测方法和优化检测性能至关重要。当处理具有非标准光谱特性的荧光团（如激发峰与发射峰接近或Stokes位移较小，例如GFP及其他荧光蛋白，见图2）时，这一功能尤为有益。
全谱扫描—单色仪可以扫描仪器范围内所有波长，实现对整个吸收或荧光光谱的读取。当未知完整光谱，或者在存在光谱漂移的检测中，需要表征和确定某一检测方法或荧光团的吸收与发射峰时，频谱扫描非常有用。
降低频谱串扰—由于能够检测所有波长且测量带宽较窄，基于单色仪的微孔板读数仪可以在相近波长之间实现更好的频谱分辨率，从而减少串扰，并提升对具有重叠光谱的分析方法和染料的灵敏度。

基于单色仪微孔板读数仪的不利因素

成本与维护增加—在基于单色仪的微孔板读数仪中，为实现波长选择所需调整衍射光栅的位置以及反射镜移动，需要更复杂的机械结构，这会增加成本，并可能使这些读数设备更难维护。此外，单色仪还需要更强大的光源，这也会增加其费用。
对发光和时间分辨荧光的灵敏度较低—使用单色仪的微孔板读数仪在检测光发射方面效率不高，因此并不适用于发光和时间分辨荧光（TRF）实验。

滤光片型板读数仪的优点

成本较低—由于滤光片型微孔板读数仪的活动部件较少，它们价格更低，维护需求也比带有单色仪的微孔板读数仪少。滤光片还能更高效地传递光线，并且不需要强大的光源，这进一步降低了成本。
非常适合常规实验—对于使用标准染料和荧光团进行常规实验的客户来说，滤光片型微孔板读数仪是一种经济实用且简单的选择。
在某些应用中具有更高灵敏度—滤光片允许特定波长范围或带宽的光通过，因此比单色仪更有效地传递光线，而单色仪只能将一部分光传递到样品及其返回。这种滤光片型微孔板读数仪在传递光线上的效率提升了灵敏度，使得在发光和TRF实验中检测限更低。对于需要较大带宽以实现高灵敏度的实验，如AlphaScreen实验，必须采用滤光片型板读数仪。

滤光片型板读数仪的缺点

灵活性较低—滤光片具有固定的波长范围，因此所选滤光片必须与荧光团或实验的波长要求相匹配。这限制了基于滤光片的酶标仪在运行不符合现有滤光片波长范围的实验时的灵活性。在这种情况下，实验室可能需要采购新的滤光片。
无法进行光谱扫描—基于滤光片的微孔板检测仪无法用于对新型染料进行全光谱扫描，以确定其吸收和发射光谱及峰值，也无法对新开发的实验进行表征。
较低的光谱分辨率—滤光片具有相对较宽的波长范围，并允许较宽范围的光通过。这使得难以区分处于同一滤光片带宽内不同波长的信号。由于其波长范围较宽，滤光片在区分具有接近发射/激发谱重叠或Stokes位移较小（激发与发射峰值距离小）的荧光团方面，不如单色器有效。单色器可以通过选择性地隔离窄带特定波长来实现精细调节，从而用于照明和检测（见图2）。
适应性较差—采用基于滤光片检测方式的微孔板检测仪对于未来实验室需求适应性较差，因为若要运行不同波长要求的新实验，可能需要购买新的滤光片。

Figure 2. Comparison of fitting of double monochromator and filter optics onto fluorophore spectra. — **图2. 双单色器与滤光片系统在荧光团谱上的拟合比较。**(A) 双单色器系统具有三角形透过率曲线，在峰值传输波长前后斜率非常陡峭。这使得激发和发射测量所需设置的波长可以非常接近荧光团峰值，即使是Stokes位移很小（激发与发射峰距很近）的荧光团也能实现。(B) 滤光片通常具有钟形透过率曲线，在低透过区域相对较宽。因此，与双单色器相比，激发和发射用滤光片之间需要更大的间隔。这常常导致难以在荧光团峰值处进行最佳激发和检测，因为必须将激发或发射滤镜（或两者）选择在荧光团峰值之外，从而导致亚最佳激发或信号检测效果。

Thermo Scientific 微孔板读数仪选项

Thermo Scientific 提供具有单色器和滤光片两种波长选择功能的微孔板读数仪。对于适用于吸光度测定的板式读数仪，Multiskan FC 微孔板光度计通过滤光片选择波长进行吸光度测量，而Multiskan SkyHigh 微孔板分光光度计是一款使用单色器进行波长选择的紫外/可见微孔板分光光度计。Varioskan ALF 和 Varioskan LUX多模式微孔板读数仪根据所用检测技术，可采用滤光片或单色器为基础的光学系统进行波长选择。