주사전자현미경(SEM)의 특징!

안녕하세요^^, 국내 최고의 검사 장비회사 쎄크입니다.

주사전자현미경은 시료의 topography, morphology, composition 및 crystallography를 나노 수준에서 관찰할 수 있는 대표적인 측정기법으로서 기술의 고도화 및 미세화에 따라 사용빈도가 지속적으로 증가하고 있는데요,

오늘은 이런 주사전자현미경의 특징에 대해 알아볼께요!

 

 

 

 

주사전자현미경은 광학현미경에서 사용하는

가시광선(visible rays) 대신 전자선(electron beam)을,

유리렌즈(glass lens) 대신에 전자렌즈(electron lens)를 사용하여

물체의 확대상을 만드는 장치를 말합니다.
주사전자현미경은 광선 대신에 전자 빔을 사용하기 때문에 현미경의 내부는

진공상태여야 하는데요,  전자는 공기와 충돌하여 에너지가 소실되거나 굴절되는 등

원하는 대로 제어하기 어렵기 때문입니다.

주사전자현미경은 표본과 대물렌즈와 렌즈 사이의 거리는 일정하지만 중간렌즈와 투영렌즈의 코일에 통하는 전류의 세기에 의해 배율이 결정되며 상의 초점은 대물렌즈의 코일에 흐르는 전류에 의해 조절됩니다.

 

 

 

 

주사전자현미경의 특징!

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최근 정보기기들의 극소화 추세 뿐만 아니라 첨단 소재 분야에서도 극미세 기술의 산업화로 인해 미세구조물 또는 재료의 표면형상에 대한 정보가 절실히 요구되고

있는데요, 특히, 1990년대 후반부터 전세계적으로 나노연구가 활발해지면서 나노물질의 구조와 특성을 규명하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 주사전자현미경은 그 중의 한 축을 담당하고 있답니다.

 

 

 

 

1) 분해능이 높기 때문에 고배율로 물체를 관찰할 수 있다.

 

열방사형 SEM은 10만배 이상(분해능: 3~5 nm), 전계방사형 SEM(FE-SEM)은

최대 100만배(분해능: 1~2 nm)까지 확대상을 얻을 수 있습니다.

2) SEM은 고배율 뿐 아니라 10~100배의 저배율 관찰에도 사용할 수 있다.

 

SEM은 렌즈를 교환하지 않고 단지 코일에 흐르는 전류를 변화시켜 배율을 조절할 수 있기 때문에, 일반적으로 저배율에서 넓은 면적을 관찰한 후 관심 있는 미세영역을 고배율로 관찰합니다.

 
3) 전자현미경은 광학현미경과 달리 피사계 심도가 대단히 깊다.

 

피사계 심도란 관찰 대상물의 확대영상에서 초점이 맞는 깊이 범위를 말하는데요, SEM은 요철이 심한 파단면의 관찰이나 표면조도가 큰 시료를 관찰하는데 매우

유리합니다.

 

 

 

 

4) 최근 SEM은 디지털 영상을 제공하기 때문에 영상의 저장은 물론

   영상에 대한 다양한 분석이 가능하다.

5) 다양한 검출기 및 주변기기를 장착하여 응용분야를 확장할 수 있다.

 

특히, X선 분광분석기(EDS)는 짧은 시간에 미세영역의 성분을 분석할 수 있개 때문에 이차전자 검출기와 함께 필수적 검출기법이 되고 있는 추세입니다.

주사전자현미경의 단점이라면 우선, 고전압(0.5~30 kV)을 사용하여 가속전자를 발생시키므로 여러 가지 복잡한 장치가 요구되며, 전자빔을 이용하기 때문에

진공(10-5 torr 이하)이 필수적이란 점인데요, 이 두 가지 요소(고전압과 진공기술)로 인해 주사전자현미경은 크고 복잡하며 가격 또한 비쌀 수 밖에 없답니다.

 

한편, 주사전자현미경에서는 부도체 시료의 경우 전자빔의 전자가 시료에 축적되어 궁극적으로 전자빔을 밀어내는 역할을 하게 되므로 이미지가 왜곡되는데 이 때문에 부도체 시료의 경우 표면을 Au 또는 Pt 등의 전도체로 코팅하는 것이 바람직합니다.

 

지금까지 주사전자현미경(SEM)의 특징에 대해 설명해 드렸습니다.

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