엑스레이검사기 전문기업 쎄크의 주사전자현미경과 EDS

안녕하세요^^, 엑스레이검사기 전문기업 쎄크입니다.

오늘은 쎄크에서 취급하는 주사전자현미경과 EDS에 알려드릴께요!

 

 

 

 

SEM(주사전자현미경)은 높은 에너지의 전자를 시료에 충돌시켜 발생하는

이차전자, 후방산란전자, X선 등을 검출하여 시료의 표면형상 및 구성원소를

관찰하는 나노측정기술의 하나인데요, 단순히 표면형상(topology)을 관찰하기

위해 이차전자 검출기(secondard electron detector)를 단독으로 사용하는

경우가 많지만 최근에는 다양한 검출기를 부착하여 동시에 복합적인 정보를

얻을 수 있기 때문에 활용도가 급증하고 있답니다.

실제로 SEM의 세계시장규모는 매년 10~12% 성장하고 있습니다.

 

 

 

 

EDS(에너지 분산 X선 분광분석기)는 시료에서 발생되는 특성 X선을

실리콘 단결정의 p-i-n 반도체 소자를 이용하여 에너지의 형태로

검출하는 방법입니다.

전자빔이 시편에 입사되면 가속된 입사전자들이 시편 내 원자들의 내각의 전자를

축출하면 외곽에 있는 높은 에너지를 가진 전자가 축출된 전자자리를 채우면서

X-선으로 방출하는데, 이는 원자의 종류 및 전자 궤도에 따라 다르므로 특성

X-선이라 부릅니다.

검출기에서 검출된 X선 신호는 pulse processor에서 펄스를 voltage 신호로

변환시켜며, 증폭과정을 거쳐 아날로그 디지털 변환기(A/D converter)를 거쳐

디지털 신호가 되는데요, 수집된 디지털 신호는 MCA(multi-channel analyzer)에서 각 원소의 에너지에 대응되는 channel에 저장되며 배정된 channel의 신호를

누적 막대 형태로 화면에 표시하는데 이것이 EDS 스펙트럼이랍니다.

 

 

 

EDS에서 인접해 있는 X선 피크를 구별할 수 있는 능력을 에너지

분해능이라 하며, 이는 X선 에너지의 크기에 따라 달라집니다.

즉, 에너지가 작을수록 이온화에 관여하는 오차가 작기 때문에 분해능이

좋아지는데요, EDS의 분해능은 망간(Mn) Kα선 에너지(5.895 keV)에서의

X선 피크의 반가폭(피크 세기의 ½ 위치에서의 폭을 에너지의 크기로 나타냄)을

측정한 값으로 나타냅니다. 일반적으로 EDS의 에너지 분해능은 130~150 eV이다.

 

EDS는 에너지 분해능이 140 eV 내외로 피크들이 서로 중첩되어 정확한

정량분석이 어려울 경우도 있습니다.

또한 신호 대 잡음의 비가 낮아 원소의 검출한계가 약 0.1 wt% 정도이고,

한번에 처리할 수 있는 계수 속도의 제약(2000~3000 cps)으로 미량원소

분석이 쉽지 않답니다. 정량 분석시의 오차범위는 ±2% 이내가 됩니다.

과거에 사용되던 Si (Li) EDS의 경우 열이 많이 발생하고 검출기의 온도가

상승했을 경우 Resolution이 저하되기 때문에 액체질소를 사용하여

지속적으로냉각을 시켜야만 했는데요, 이는 번거롭기도 하지만 공간을 많이

차지하여 많은 불만요소가 되었습니다.

그러나 최근에 개발된 Silicon Drift Detector(SDD)의 경우 열이 거의 발생하지

않기 때문에 별도의 냉매(액체질소) 없이 Peltier 소자에 의한 냉각만으로도

충분하고 Resolution 역시 탁월하기 때문에 기존의 방식을 대체하고 주류로

등장하고 있답니다.

 

 

지금까지 엑스레이검사기 전문기업 쎄크의 주사전자현미경과 EDS에 대해

소개해 드렸습니다.

문의사항이 있으신 분들은 쎄크 홈페이지로 문의바랍니다.