투과전자현미경

소개글

투과전자현미경에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.투과전자현미경의 개요

2.투과전자현미경의 발전역사

3.투과전자현미경의 원리

4.투과전자현미경의 구조

5.투과전자현미경의 분해능

6.투과전자현미경의 영상기법과 응용

7.투과전자현미경으로 촬영한 영상

8.시편제작

본문내용

드(imaging mode)와 전자회절 패턴을 얻을 수 있는 회절모드(diffraction mode)이다. 영상모드는 시료의 미세조직을 확대하여 관찰하는 방법으로 투영렌즈의 초점을 대물렌즈의 영상면에 맞추어 시료의 영상이 형성되게 하는 것이고 회절모드는 투영렌즈의 초점을 후방초점면에 맞추어 시료의 회절현상이 형광판에 맺도록 하는 방법으로 재료 분석에 있어 가장 핵심적인 기능이다. 영상모드는 다시 주로 고배율에서 관찰하는 고배율(HRTEM)모드와 저배율에서 관찰되는 CTEM (conventional TEM)모드로 나눈다. 회절모드는 보통의 회절과 마이크로 회절모드로 나누어진다.
1) 영상모드
TEM에서 영상을 관찰하려면, 가능한 한, 평행한 전자빔을 시료에 조사시키고 대물렌즈의 영상면에 형성된 영상을 투영렌즈 시스템의 초점에 맞추어 형광판에 투영시킨다. 대물렌즈에 의해 대물렌즈 후방초점면에 회절패턴이 얻어진다. 좋은 영상을 얻기 위하여 대물렌즈 조리개를 넣어 대물렌즈 후방초점면에 있는 특정한 회절 패턴을 선택한다. 이 때, 가장 작은 대물렌즈 조리개를 사용하여 투과된 빔만을 통과시키거나 회절 된 빔만을 통과시켜 영상면에 결상시키는 방법이 CTEM모드이고, 이에는 투과된 빔을 통과시켜 얻은 영상을 명시야(bright field)영상이라 하고 회절 된 빔 하나만을 통과시켜 얻은 영상을 암시야(dark field)영상이라고 부른다.
①명시야상
명시야상은 TEM 관찰시 주로 많이 이용하는 방법으로서 대개 이미지가 밝기 때문에 명시야상이라고 불리 운다. 전자빔이 시편에 충돌하면 일부 전자들은 시편과의 상호간섭에 의하여 산란되어 광축(optic axis)으로부터 벗어나게 된다. 이러한 산란된 전자들을 10㎛∼100㎛ 크기의 aperture에 의해서 차단되고 광축에 가까운 투과된 전자빔만으로 image를 형성할 때 명시야상을 얻는다. 아래의 왼쪽 그림에서 파란색의 시편을 통과한 초록색의 입사빔은 진행방향이 바뀌지 않은 초록색의 transmitted beam과 진행방향이 굴절된 회절빔(밝은색)으로 나뉘고 오른쪽 그림의 objective aperture에 의해 투과된 전자빔만으로 image를 형성한다. 명시야상의 contrast는 시편에서 산란된 량에 의하여 결정되고 따라서 많은 전자들이 산란될수록 image는 어둡게 된다.
<그림 6> 명 시 야 상
②암시야상
암시야상은 회절패턴이 형성되는 높이에 위치한 objective aperture를 이용하여 투과된 전자빔을 차단하고 회절 된 전자빔을 이용하여 이미지를 형성하는 방법으로서 반드시 그런 것은 아니지만 대개 image가 어둡게 나타난다. 다음 그림은 molybdenum-oxide crystals를 명시야상과 암시야상으로 촬영한 것인데, 암시야상에서는 결정의 contrast가 명시야상과 다른 것을 볼 수 있는데, 이는 결정이 굽어져 있고 따라서 입사 전자빔에 대한 결정면의 방향이 달라서 회절에 영향을 주고 최종적으로는 암시야상의 contrast에 차이를 가져온 것이다.
< 그림 7> 암 시 야 상
암시야상은 명시야상에서는 상세하게 보기 어려운 구조적 특징들의 contrast가 훨씬 선명하게 나타난다. 예를 들면 Al-Cu합금조직에서 거의 모든 입자들이 얇은 판상의 입자들이 보이는데 얇은 면이 스크린 면에 평행한 입자들과 보는 방향에 거의 평행한 입자들, 그리고 알 수 없는 검은색의 입자들이 암시야상에서는 확실히 구분이 된다. 이미지를 형성할 때에는 명시야상(Bright Field Image)과 암시야상(Dark Field Image)의 2가지를 사용하는데 암시야상은 시편의 전위(dislocation)이나 적층결함(stacking fault)과 같은 결함구조(defect structure)를 분석할 때 유용하다.
2)회절 모드
결정체의 시료는 특정방향으로 강하게 Bragg회절을 일으켜서 대물렌즈 후방초점면에 회절패턴을 형성한다. 투영렌즈 시스템의 초점을 회절패턴에 맞추면, 형광판에는 시료의 회절패턴이 확대 투영된다. 회절상의 초점은 회절렌즈의 전류로 맞춘다. 회절패턴의 배율은 투영렌즈 시스템의 전류에 따라 바뀐다. 회절패턴의 크기는 영상면에서 관찰과 분석의 편이성 때문에 연속적으로 변화시킬 필요성이 적다. TEM에는 카메라거리로 표시되어 있다. 시료내의 작은 영역에서 회절패턴을 관찰하기 위해서는 제한시야 조리개(SAED aperture)를 사용한다. 이 조리개는 대물렌즈 영상면에 위치하여 관찰영역을 아주 작게(0.2㎛) 제한시키면, 이 제한된 작은 영역에서 발생하는 전자회절상이 형광판에 맺게 된다. 이를 제한시야 회절패턴이라 말하며 제한시야 조리개를 쓰지 않고 집광렌즈로 시료표면에 전자빔의 초점을 맞추면, 탐침의 크기가 약 50㎚까지 작게 할 수 있고 동시에 많은 양의 전자빔을 쪼여줄 수 있다. 따라서 수렴성이 높은 전자빔으로 제한시야 회절보다 훨씬 작은 영역의 회절상을 얻을 수 있다. 강하게 수렴된 빔에 의해서 여러 각도로 전자가 동시에 입사되어 단결정의 점패턴 대신에 원반패턴의 회절패턴(CBED)이 얻어진다.
7.TEM으로 촬영한 여러 가지 영상
인삼의 배유세포
미토콘드리아
각섬석 석면의 일종인 crocidolite의 사진 세균을tem_negative staining 하여관찰한모습
L A T E X
피 부 표 피 세 포
8.시편제작 방법
TEM을 효과적으로 상용하기 위해 얇은 시료를 제작하기 위한 기술이 필요하다. 생체시료나 고분자 중합물은 마이크로톰이라고 불리는 장치로 절단한다. 금속, 반도체, 세라믹 등의 재료는 증착, 전해 연마, 이온 에칭 등의 기술을 이용하여 박막화 시킨다. 의학, 생물 분야에서는 미생물, 세포 등의 생체 조직의 연구에 사용되며, 재료과학 분야에서는 입계 계면, 격자 결함, 상전이 등의 연구에 이용된다.
각 시편의 제작 방법은 아래의 표와 같다.
* 참고자료
1)http://toplon.hyosung.co.kr/
2)http://super.gsnu.ac.kr/lecture/microscopy/
3)http://bioem.com/
4)http://library.kriss.re.kr/msjourna

키워드

투과전자현미경,   TEM,   Transmission electron microscope,   TEM의 원리,   전자현미경,   투과