Войти
ТЕМ образца в жидкости, заключенного в два мембранных окна, поддерживаемых силиконовыми микрочипами. Толщина жидкости t сохраняется достаточно малой по сравнению с длиной свободного пробега электронов, рассеиваемых в материалах, так что электронный луч проходит через образец для обнаружения. Окна мембраны выпирают наружу в вакуум. 
ESEM наночастиц в жидкости, помещенных в вакуумную камеру, содержащую фоновое давление пара. Ступень опоры для образца охлаждается для достижения конденсации, например, до 4 ° C для водяного пара 813 Па. Электронная оптика в высоком вакууме отделена от камеры для образца диафрагмой, ограничивающей насос. Обнаружение обратно рассеянных или вторичных электронов является оптимальным при приложении положительного электрического потенциала V между образцом и детектором, так что создается каскад электронов и ионов. Жидкофазная электронная микроскопия (LP EM) относится к класс методов визуализации образцов в жидкости с нанометровым пространственным разрешением с использованием электронной микроскопии. LP-EM преодолевает ключевое ограничение электронной микроскопии: поскольку электронная оптика требует высокого вакуума, образец должен быть стабильным в вакуумной среде. Однако многие типы образцов, относящиеся к биологии, материаловедению, химии, геологии и физике, изменяют свои свойства при помещении в вакуум.
Возможность изучения жидких образцов, особенно содержащих воду, с помощью электронной микроскопии была желанием с первых дней электронной микроскопии, но технические трудности помешали ранним попыткам достичь высокого разрешения. Существуют два основных подхода к визуализации жидких образцов: i) закрытые системы, чаще всего называемые ЭМ с жидкими ячейками (LC EM), и ii) открытые системы, часто называемые системами окружающей среды. В закрытых системах тонкие окна из таких материалов, как нитрид кремния или графен, используются для помещения жидкости в вакуум микроскопа. Закрытые ячейки нашли широкое распространение в последнее десятилетие благодаря доступности надежных технологий изготовления окон. Графен обеспечивает самое тонкое окно. Самой старой открытой системой, получившей широкое распространение, была сканирующая электронная микроскопия окружающей среды (ESEM) жидких образцов на охлаждаемом столике в вакуумной камере, содержащей фоновое давление пара. Жидкости с низким давлением пара, такие как ионные жидкости, также можно изучать в открытых системах. Системы LP-EM открытого и закрытого типа были разработаны для всех трех основных типов электронной микроскопии, т. Е. просвечивающей электронной микроскопии (TEM), растровой просвечивающей электронной микроскопии (STEM). и растровый электронный микроскоп (SEM). Также были разработаны инструменты, объединяющие жидкофазный СЭМ со световой микроскопией. Электронно-микроскопические наблюдения в жидкости сочетаются с другими аналитическими методами, такими как электрохимические измерения и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX).
Преимущество LP EM заключается в возможности изучения образцов, которые не выдерживают вакуум или для изучения свойств материалов и реакций, требующих жидких условий. Примерами измерений, обеспечиваемых этим методом, являются рост металлических наночастиц или структур в жидкости, изменение материалов во время циклического включения батарей, электрохимические процессы, такие как осаждение металла, динамика тонких водных пленок и процессы диффузии, процессы биоминерализации, динамика и структура белков, одномолекулярная локализация мембранных белков в клетках млекопитающих и влияние лекарств на рецепторы в раковых клетках.
Достижимое пространственное разрешение может находиться в субнанометровом диапазоне и зависит от состава, структуры и толщины образца, любые материалы окна и чувствительность образца к дозе электронов, необходимой для визуализации. Нанометровое разрешение достигается даже в слоях воды толщиной в микрометры для СТЭМ наноматериалов с высоким атомным номером. Было обнаружено, что броуновское движение сильно ослаблено по сравнению с объемной жидкостью. Обнаружение STEM также возможно в ESEM для визуализации наноматериалов и биологических клеток в жидкости. Важным аспектом LP EM является взаимодействие электронного луча с образцом, поскольку электронный луч инициирует сложную последовательность радиолитических реакций в воде. Тем не менее, количественный анализ данных LP EM дал уникальную информацию в целом ряде научных областей.
