在液体环境下进行透射电镜TEM 观察会带来哪些挑战？

借助透射电子显微镜(TEM)可以获得原子尺度的结构、成分信息。然而,传统 TEM 技术受到了一些限制,其中之一是只能用来观察超薄固体样品,而无法应用于液体环境的研究。主要原因是在液体环境下进行 TEM 观察会带来两个挑战：

其一,液体环境下必须确保严密的密封,以防止液体泄漏进入 TEM 系统。一旦液体泄漏,TEM 内部的真空环境将受到严重破坏,导致设备故障。

其二,液体中的大量分子会散射电子束,电子束照射液体会产生大量自由基,这些都会影响图像质量和数据分析的准确性。

此外,在液体环境下,研究者还需要解决如何实现静态和流动条件之间的切换、流速的精确控制、压强的调节以及液层厚度的控制等实际问题。这些问题都需要在实验设计和进行中谨慎考虑,以确保有效且可靠的液体 TEM 研究。

只有通过有效的方法解决上述问题,才有可能把 TEM 的应用扩展到如电池、电化学沉积、纳米晶生长、生物材料等诸多领域。

液体环境下进行透射电镜这两个挑战有没有解决方案呢？

一种典型的解决方案就是液体微室电子显微术(Liquid Cell Electron Microscopy, LCEM)。该方案的核心是使用上下两层真空密封的电子透明薄膜(如图 1 深蓝色)隔离出一个微室,用以密封流经液体,同时又可以确保电子束的透过性。

图 1.LCEM 的工作示意图和应用领域

DENSsolutions  TEM 原位液相系统

作为一家总部位于荷兰的企业,DENSsolutions 秉持着开放式创新理念,借助 MEMS 技术并持续进行产品更新和迭代,致力于为科研工作者提供原位解决方案。公司的液相方案遵循 LCEM 设计思路,经历了从最初代的 Ocean 系统到当前的Stream 系统的多次改进和升级。

下一篇,我们将从Nano-Cell、原位样品杆和供液系统三个方面对比 Ocean 系统和 Stream 系统,以深入了解 DENSsolutions 是如何有效解决液相透射电子显微镜（TEM）领域的挑战。