주사전자현미경(SEM)

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주사전자현미경(SEM)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

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전자빔이 시편과 충돌 결과 발생하는 신호는 시편에 관한 여러 가지 정보를 전달한다. 여기에는 전자빔의 spot과 시편과 충돌한 부분에서 나오는 유용한 정보 외에도 noise라고 불리 우는 spot외의 영역으로부터 나오는 정보도 포함된다. 유용한 신호와 그렇지 않은 신호사이의 관계를 표시하는 용어가 S/N ratio(signal to noise ratio)이다. 영상의 질이 떨어져서 S/N ratio가 사용하지 못할 범위에 들어가면 S/N ratio가 낮다고 표현한다. 따라서 영상의 질을 높여 만족할 만한 영상을 얻기 위해서는 noise를 줄이거나 signal을 높여야 하는데, 일반적으로 noise는 줄이기 어려우므로 크기가 큰 aperture를 사용한다든지 혹은 working distance를 줄인다든지 하여 signal을 높이는 방법을 사용한다.
전자빔이 시편과 충돌한 다음에 낮은 에너지의 2차전다는 서로 다른 각도로 시편으로부터 나온다. 전자들은 (-)의 하전을 가지고 있기 때문에 2차전자들은 (+)의 하전을 가진 쪽으로 이끌리게 되는데 2차전자 detector는 이러한 2차전자들을 취합하도록 고안되어 있다. 2차전자들은 -100V에서 +300V로 전압이 걸려있고 detector를 둘러싸고 있는 Faraday cage로 이끌리게 된다. 2차전자들이 Faraday cage에 가깝게 이르렀을 때 +12,000V의 전압이 걸려있고 얇게 알루미늄으로 coating이 되어있는 detector의 끝부분으로 더욱 강하게 이끌리게 된다. 2차전자들은 얇은 알루미늄 막을 통과할 정도로 충돌하게 되고, 그 다음 인광(phosphorescent)의 scintillator 물질에 충돌하여 빛(scintilla)을 방출하면, 이 빛은 lucite나 quartz로 구성된 light guide를 따라서 이동한 뒤, 이 빛이 photomultiplier의 끝에 위치한 photocathode을 때리게 된다. Photocathode는 빛이 충돌하면 전자를 방출하는 물질로 coating이 되어 있으므로, 여기에서 나온 광전자들(photoelectrons)이 전자들의 개수를 비례적으로 증가시키는 photomultiplier에 들어간다. SEM에 장착된 photomultiplier의 gain을 변화시키는 부위는 모니터에 나타나는 영상 전체의 contrast를 변화시키는 역할을 한다.
Photomultiplier에 의해서 발생된 약한 전압은 SEM의 preamplifier와 amplifier에 들어가서 약한 신호를 강하게 전기적으로 바뀐다. SEM을 작동할 때 preamplifier의 출력을 증가시키면 영성의 전체적인 밝기(brightness)가 증가하게 된다. SEM에서 CRT에 나타난 영상을 기록하는 방법을 TEM의 경우와 다르다. TEM에서는 전자들이 직접 사진건판과 작용하지만 SEM에서는 일반적으로 CRT의 영상을 4" x 5" 폴라로이드 필름이나 무기재료공학과에서 사용하는 2" x 3" Kodak verichrome film으로 기록되게 된다.
(7)용도
금속, 광물, 무기물, 세라믹, 시멘트, 유리, 플라스틱, 고무, 석유, 도료, 의생물, 반도체 IC, 집적회로, 전자부품 등의 형태관찰, 혹은 품질관리에 2차전자상, 원소분석에 반사전자상이나 X선 화상으로 응용이 가능하다.
(8)이용
회로와 반도체부품 등의 품질체크 외 적절한 전처리를 함으로써 생체재료의 관찰도 가능하다. 세포처럼 도전성이 낮은 것을 높은 진공의 2차원법으로 고가속 전압을 걸어주는 경우, 시료는 초기도전성 성질(백금, 금, 카본 등)으로 코팅 해둘 필요가 있다. 이것은 2차원전자를 효율 좋게 방출하기 위해 시료 대전에 의한 노출 over 와상의 왜곡을 방지하기 위해 전자선의 검출 에너지를 없어지게 하여 시료표면의 파손을 최소한도로 지키기 위함이다. WET-SEM에서는 절연체의 관찰에 있어서도 코팅은 필요없다. 특수 X선을 이용한 원소분석 등의 분석용으로 이용하는 SEM에서도 표면 코팅이 필요없이 저진공반사전자법을 선택한다. 표면의 관찰에는 보통 쌍안실체현미경이 사용되지만 배율을 높지 않고 해상도도 낮습니다. 작은 부분은 보통의 광학현미경으로 초점을 맞춰가면서 관찰하는 것이 낳고, 만냑 시료가 불투명하다면 방법이 없습니다. 예를 들어 개미의 표면의 털 등은 좀처럼 관찰 하기가 어려운 부분이다. 주사선현미경을 사용하면 이런 부분의 관찰도 간단하며 분야에 있어서는 분류에 결정이 없다라고 말해지게 되었다.

키워드

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