투과 전자 현미경 TEM 관하여

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1. 투과전자현미경의 발전역사
투과현미경(TEM)의 발전은 입자물리와 전자기학의 발전과 그 궤를 같이 한다. TEM의 근원은 1929년 독일의 Ernst Ruska가 음극관의 연구 중에 직경 0.3mm인 양극 조리개의 영상을 확대시킨 실험에 있다. 이 성과는 초점거리가 작은 전자기 렌즈를 고안할 수 있었기 때문인데, 1925년에 de Broglie의 입자파동이론을 이해하지 못한 채 전자빔으로 물체의 영상을 확대시킬 수 있음을 증명해준 획기적인 사건이었다. 1931년 4월 7일 Ruska는 백금 그리드를 전자빔으로 2단계 확대시켜 영상화하는 데 성공하여 전자빔을 사용한 현미경의 가능성을 처음으로 보여 주었다. 가속전압은 50kV였으며 배율은 13배였다. Ruska가 고안한 최초의 TEM은 두 개의 전
그림 1. 300kV에서 작동되는 고분해능 투과전자현미경 H-9000NAR. 이 현미경의 정분해능은 0.18nm이다.
자기 렌즈로 물체의 상을 확대시키도록 되어 있어서 현재 상품화된 TEM의 기본 요소를 모두 갖추고 있다. 당시 Ruska와 Max Knoll은 이 장치를 전자현미경이라고 이름하지 않았으나 이 기초적 연구결과로 Ruska는 1986년에 노벨물리학상을 수상하게 된다. 반도체와 전자제어 기술의 발전으로 80년대 이후 분석전자현미경(ATEM:analytical TEM)의 보급이 보편화되었다. AEM은 별도의 발전된 기술의 접목 즉, TEM과 주사전자현미경(SEM:Scanning Electron Microscopy)의 복합기술로 국부적인 미세구조의 직접관찰과 동시에 화학조성을 정량화할 수 있게 되었다. 최근의 AEM으로는 수렴성 전자빔의 탐침크기를 2Å까지 작게 할 수 있어서 EDS (Energy Dispersive X-ray

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