주사전자현미경

목차

*현미경의 종류*
1. 광학현미경(LM, Light Microscope)
2. 전자현미경(EM, Electron Microscope)
3. 원자현미경(AFM, Atomic Force Microscope)

*주사전자현미경*
1. 현미경의 조직검사
2. 시료의 준비
3. 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)
4. 주사전자현미경의 개요
5. 주사전자현미경의 역사
6.주사전자현미경의 원리
7. SEM의 기본적 구조 및 기능
8. 주사전자현미경(SEM)의 작동원리
9. 신호의 종류 및 특성
10. SEM의 영상응용
11.주사전자현미경(SEM)의 활용 및 미래

본문내용

nal magnification): 필림을 축소 혹은 확대(주로)하여 만든 사진의
배율이다. 보통 학술지나 기타 관련 사진을 볼 때의 사진은 확대배율이다.
* 참고: 확대된 사진은 크기 자(scale bar)가 있어 구조물의 크기를 미루어 짐작할 수 있다. 최근에 각종 학술지에서 전자현미경사진은 배율보다 "크기자(scale bar)"를 더 선호한다.
2. 분해능
현미경의 분해능을 가까운 두 점과의 거리 혹은 두선 간의 거리를 구분할 수 있는 최소의 거리라고 정의한다. 주사전자현미경은 대물렌즈로 주사전자광선(scanning electron beam)을 아주 작게 수렴시켜 표본의 표면에 초점을 맞추는 일이 중요하다. 높은 분해능을 원한다면 전자렌즈(대물렌즈)를 투과한 전자를 가능하면 표본의 표면에 근접시키고 편향코일로 수렴된 전자를 가능한 작은 범위(면적)를 주사하도록 한다.
*주사전자현미경에서 인공산물
생물표본을 제작하는 과정에서 원하지 않게 생성되거나 부주의하게 처리하는 과정에서 발생할 수 있는 문제가 있다. 주사전자현미경으로 관찰한 것을 판독하는 경우에 인공산물로 인하여 표본을 다시 제작해야 하거나 결과물로 사용할 수 없는 경우가 발생할 수 있으므로 원하지 않는 인공산물이 발생하지 않도록 최대한 노력해야 한다.
다음은 인공산물이 발생할 수 있는 과정이다.
1. 표본채취 및 고정에서 문제점
1) 표본을 신속하게 채취하여 고정이 이루어지지 않아서 발생하는 세포의 괴사 및 변성이 발생할 수 있다.
2) 채취하거나 표본을 다룰 때 절제용 칼이나 핀셋으로 인하여 표본의 관찰하고자 하는 부위의 흠집이나 손상이 있을 수 있다.
3) 채취하여 고정 전, 후로 표본을 공기 중에 노출되어 건조되는 경우가 발생할 수 있다. 조직이 작은 경우는 공기 중에 오랜 시간 노출되면 건조될 수 있다(수분이 많은 생체조직 표본일 때 해당됨).
2. 표본의 건조 중에 발생하는 문제점
1) 탈수 중에 에탄올의 증발로 탈수과정 중에 공기에 노출되어 건조된 표면이 생기거나 혹은 임계점건조 중에 적당한 임계압력에 도달하지 않아 표면장력이 "0"에 도달하지 않은 경우 있을 수 있다.
2) 탈수과정에서 충분히 탈수되지 않아 수분이 포함되어 있거나 최종 건조과정이 끝난 표본을 보관하는 과정에서 다시 공기중 수분을 재 흡수하는 경우(여름철) 금속피막(ion sputtering coat)이 잘 되지 않는 경우가 있다.
3. 표본을 재료대(stub)에 장착하는 과정에서 문제점
1) 방향을 잘못 정하거나, 다루는 과정에서 관찰하고자 하는 부위가 부착제(silver paste)에 닿는 경우가 있다.
2) 접지(earth)가 잘되어지도록 잘 고정하지 않은 경우가 있다.
3) 핀셋으로 표본을 위치하도록 하는 과정에서 표본에 흠집이 생기거나 눌릴 수 있다.
4. 표본에 피막을 입히는 과정에서 문제점
1) 표본이나 접착제가 충분히 건조되지 않았을 때 문제가 있다.
2) 금속피막의 두께가 적절하지 않다.
3) 일정한 각도의 피막은 관찰 중에 대전(charge up)현상이 생길 수 있다.
5. 주사전자현미경으로 관찰하는 과정에서 문제점
1) 오랜 시간 특정부위를 관찰할 때 전자오염(electron contamination)이 표본 위에 생길 수 있다.
2) 비점수차(stigmatism)가 발생할 수 있다.
3) 적절한 전압(acc. voltage)과 심도거리(working distance, WD)를 잘못 설정하여 관찰하는 경우가 있다.
4) 밝기(bright) 및 대조(contrast)를 적절하게 설정하지 못해서 발생하는 경우이다.
5) 관찰할 때 표본 위에 과도한 대전현상(charge up)이나 방전현상(discharge)이 발생할 수 있다.
6) 오랜 시간 특정 부위 관찰로 표본에 전자오염으로 해상력을 떨어뜨린다.
6. 암실 사진작업에서 문제점
1) 주사전자현미경 촬영할 때, 혹은 인화지 감광할 때 부적당한 노출(exposure) 등으로 인한 사진의 질이 떨어진다.
2) 현상하는 과정에서 오래된 현상액은 필림 혹은 인화용 현상과정에서 현상 능력이 현저히 약해지므로 대조(contrast)가 좋지 않다.
3) 필림이나 인화지의 선정과 취급할 때 부주위하게 관리하여 흠집이나 얼룩이 만들어 질 수 있다.
4) 불충분한 인화지 고정으로 빛에 노출되거나 시간이 흐른 후 흑백사진이 누렇게 변색되는 경우가 있다.
11.주사전자현미경(SEM)의 활용 및 미래
-생명과학분야: 세포생물학, 조직학, 해부학, 기생충학, 진균학, 미생물학, 기타 미세 구조학
-재료공학: EDS통한 원소분석
-반도체분야: 품질개발 및 제품검사
-기타 품질관리분야: 정도관리
① 육종의 생육단계별 관찰 및 여러 형질의 구조적 관찰
② 콩과작물에서 질소고정작용을 유기하는 뿌리혹박테리아의 관찰
③ 작물보호 측면에서 미세한 해충의 관찰을 통한 특성연구
④ 작물의 수정 시 수정단계별 관찰, 화분립의 관찰
⑤ 세포나 조직배양 시 캘러스의 관찰
⑥ 종실의 숙성정도를 내부 상태의 변화로서 파악하는데 활용
현재의 분자생물학적, 유전학적 연구 경향으로 인하여 전자현미경을 활용하는 순수 구조연구는 감소하는 경향이 있다. 그러나, 최근에 들어서 in situ hybridization, RT-PCR, autoradiography, molecular probes, immunoelectron microscopy 등 분자생물학적 연구 기법을 전자현미경 수준에서 수행할 수 있는 연구 기법이 개발되어 활용되고 있으며, 생화학-분자생물학적 연구의 결과를 구조적으로 확인하려는 요구가 증가되고 있는 상황으로 전자현미경만을 사용하는 구조 연구는 감소하더라도, 기능 연구의 보완 자료의 확보를 위한 전자현미경 활용 연구는 증대되는 추세에 있다. 최근에 우리나라엔 아직 없지만 외국에서는 고전압(1,000KV 이상)을 사용하는 대형전자현미경이 개발되고 있어 비교적 두꺼운 조직표본도 투과할 수 있고 해상도도 무한히 높이고 있습니다. 아직까지는 전자현미경의 활용분야가 어느 정도 한정되었으나 앞으로 마이크로의 세계가 끝없이 밝혀져 모든 과학 분야의 발전을 이룩할 것이다.

키워드

주사전자현미경,   SEM,   현미경,   광학현미경,   전자현미경,   원자현미경