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在液體環境下進行透射電鏡TEM 觀察會帶來哪些挑戰？

借助透射電子顯微鏡(TEM)可以獲得原子尺度的結構、成分信息。然而，傳統 TEM 技術受到了一些限制，其中之一是只能用來觀察超薄固體樣品，而無法應用于液體環境的研究。主要原因是在液體環境下進行 TEM 觀察會帶來兩個挑戰：

其一，液體環境下必須確保嚴密的密封，以防止液體泄漏進入 TEM 系統。一旦液體泄漏，TEM 內部的真空環境將受到嚴重破壞，導致設備故障。

其二，液體中的大量分子會散射電子束，電子束照射液體會產生大量自由基，這些都會影響圖像質量和數據分析的準確性。

此外，在液體環境下，研究者還需要解決如何實現靜態和流動條件之間的切換、流速的精確控制、壓強的調節以及液層厚度的控制等實際問題。這些問題都需要在實驗設計和進行中謹慎考慮，以確保有效且可靠的液體 TEM 研究。

只有通過有效的方法解決上述問題，才有可能把 TEM 的應用擴展到如電池、電化學沉積、納米晶生長、生物材料等諸多領域。

液體環境下進行透射電鏡這兩個挑戰有沒有解決方案呢？

一種典型的解決方案就是液體微室電子顯微術(Liquid Cell Electron Microscopy, LCEM)。該方案的核心是使用上下兩層真空密封的電子透明薄膜(如圖 1 深藍色)隔離出一個微室，用以密封流經液體，同時又可以確保電子束的透過性。

圖 1. LCEM 的工作示意圖和應用領域

DENSsolutions  TEM 原位液相系統

作為一家總部位于荷蘭的企業，DENSsolutions 秉持著開放式創新理念，借助 MEMS 技術并持續進行產品更新和迭代，致力于為科研工作者提供先進的原位解決方案。公司的液相方案遵循 LCEM 設計思路，經歷了從最初代的 Ocean 系統到當前的Stream 系統的多次改進和升級。

下一篇，我們將從 Nano-Cell、原位樣品桿和供液系統三個方面對比 Ocean 系統和 Stream 系統，以深入了解 DENSsolutions 是如何有效解決液相透射電子顯微鏡（TEM）領域的挑戰。