[공학]분석기기에 관해 - 주사전자현미경[SEM, FE-SEM], X선 형광 분석기[XRF], X선 회절 분석기[XRD], 시차 열 중량 열량 분석기[TG-DTA], 입도분석기 > 이용약관

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작성일18-04-16 22:41

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주사전자현미경(SEM)은 Torr 이상의 진공 중에 놓인 시료표면에 1~100nm 정도의 미세한 전자선을 x-y의 평면방향으로 주사하여 시료표면에서 발생하는 이차전자, 반사전자, 투과전자, 가시광선, 적외선, X선, 내부 기전력 등의 신호를 검출하여 모니터에 확대상을 표시하며, 시료의 형태, 미세구조의 관찰이나 구성원소의 분포, 정성, 정량 등을 분석하는 장치이다.
③ 광학현미경과 달리 피사계 심도(관찰 대상물의 확대영상에서 초점이 맞는 깊이
범위)가 대단히 깊다.
이 때 수차가 발생할 경우 stigmator(컬럼의 오염이나 전자기장 또는 광학계의
미세한 결함에 의해 spot의 형태가 왜곡될 수 있으며, 그 결과 초점이 맞지 않게
되어 해상도를 떨어뜨리게 된다.

① 분해능이 높기 때문에 고배율로 물체를 관찰할 수 있다아 열방사형 텅스텐 필라
멘트 방식의 SEM은 10배 이상(분해능 : 3~5nm), 전계방사형 SEM(FE-SEM)은
최대 100만배(분해능 : 0.5~2nm)까지 확대상을 얻을 수 있다아
② SEM은 고배율 뿐 아니라 10~100배의 저배율 관찰에도 사용할 수 있다아 렌즈를
교환하지 않고 전류에 변화를 줌으로써 배율을 조절할 수 있기 때문이다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여 전자현미경이 계발 되었다.

- 원리 -

(사진출처 : 주사전자현미경의 기본원리와 응용 - 코셈 고객지원팀 -)

대부분의 전자현미경의 작동원리는 다음과 같이 정리(arrangement)할 수 있다아

① 전자총에 전압을 인가하면 필라멘트에서 전자가 방출되며, 일련의 전자다발은
양극에 인가된 전기장에 의하여 시료를 향해 가속된다.


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1. 주사전자현미경 (SEM, FE-SEM)

- 개요 -
NT(Nano Technology)의 연구가 증가하면서 자연스럽게 미세구조물 또는 재료의 표면 형상에 대한 정보가 요구되고 있는 것이 현재의 추세이다.
⑤ 디지털 신호로 획득된 신호는 컴퓨터에서 적절한 알고리즘에 의해 재해석한 후
영상으로 모니터에 출력 또는 저장된다.

참고 : 부도체 시료의 관찰시 전자빔의 전자가 시료에 축적되어 궁극적으로 전자빔을 밀어내는 역할을 하게 되므로 이미지가 왜곡 될 수 있으므로, 부도체 시료의 표면을 Au 또는 Pt 등의 전도체로 코팅하는 것이 바람직하다.

- 특징 -
먼저 長點을 살펴보면 다음과 같다.
SEM의 분해능은 전자빔을 가늘게 만들수록 높아지는데 보통 3~5nm 정도를 사용한다.
자기렌즈를 이용하여 전자빔을 가늘게 집속하여 이를 시료면 위에 주사함으로써 발생하는 이차전자를 검출하며, 이 때 검출된 이차전자의 양은 표면의 물질과 표면의 굴곡에 따르기 때문에 표면의 미세한 확대상을 얻을 수 있다아 배율은 시료면 위와 모니터 위의 주사 진폭의 비로 정해진다. 이를 보정하는 코일을 비점수차 보정 코일 -
네이버 지식iN -)에 의해 조정할 수 있다아
④ 시편에 입사되는 전자들과 시편 내에 포함된 원자 및 전자들이 상호작용하여 이
차전자, 후방산란전자 등이 방출되며, 적절한 검출기를 통해 이들을 포집하여 디
지털 신호로 변환 시킨다.
(사진출처 : 주사전자현미경의 기본원리와 응용 - 코셈 고객지원팀 -)
④ 최근 디지털 영상을 제공하기 때문에 영상의



다. 주로 금속과 같은 도체, IC, 산화물과 같은 반도체, 고분자 재료나 세라믹과 같은 절연물의 고체, 분말, 박막시료가 표본이 된다.
③ 이 전자빔이 다시 자기장을 이용한 대물렌즈에 의해서 시편에 초점을 형성한다.
② 전자다발 중에서 aperture(전자, 빛, 전파 그 밖의 방사가 그 곳을 통하여 주어지
는 개구부분 - 네이버 지식사전 -)의 홀을 …(생략(省略)) 통과한 것들은 자기장을 이용한 자기
렌즈에 의해서 집속되고 파장이 일정한 전자빔을 형성한다.

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