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재료공학기초실험_SEM 주사전자현미경관찰(1)_전자현미경 원리 및 시편준비

"재료공학기초실험_SEM 주사전자현미경관찰(1)_전자현미경 원리 및 시편준비"에 대한 내용입니다.
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한컴오피스
최초등록일 2023.05.22 최종저작일 2023.05
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재료공학기초실험_SEM 주사전자현미경관찰(1)_전자현미경 원리 및 시편준비
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    소개

    "재료공학기초실험_SEM 주사전자현미경관찰(1)_전자현미경 원리 및 시편준비"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. 실험목적

    2. 이론적 배경

    3. 토의사항 및 문제
    1) SEM의 구조 및 각 역할
    2) SEM의 원리
    3) Electron Gun에 대해 조사 (LaB6)
    4) Relsolution을 정의하고 향상시키는 방법

    본문내용

    1. 실험목적
    본 실험에서는 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 재료의 미세구조를 관찰하는 방법을 학습한다.
    세라믹재료의 파단면 형상, 기공의 존재, 분말의 입자 크기, 표면형상 및 평균 결정립 크기를 조사하기위한 시료의 준비방법을 실습하고, 주사전자현미경 관찰 및 사진 분석을 통하여 세라믹스의 미세구조에 대한 일반적인 이해를 얻는다.

    2. 이론적 배경

    • 현미경의 발전
    1926 Hans Bush 전자선이 자계에 의해 휜다는 것을 발견
    광학현미경 -> 투과전자현미경 -> 주사전자현미경

    <중 략>

    • 주사전자현미경(scanning Electron Microscope)
    - 재료의 표면 형상분석 및 성분분석에 있어서 매우 일반적으로 사용됨.
    - 배율 x100,000이하의 고배율 이미지를 얻을 수 있음. (FE-SEM는 현재 최고 x500,000의 배율로도 관찰가능)
    - 전자선(Electron Beam)발생장치(빛에 해당), 렌즈군(접속렌즈, 대물렌즈 등), 형광 투영판 (인간의 망막에 해당)등으로 구성됨.
    - 사용되는 렌즈는 자계렌즈 (자계렌즈: 코일을 이용하여 일정양의 자장을 띄게 하고 빛에 해당되는 전자선이 이 자장을 통과할 때 진행방향이 휘어지는 성질을 이용해 렌즈역할 함. 렌즈코일에 흐르는 전류변화로 렌즈 배율 조절 가능)
    - 최고 수백만 배의 상을 얻을 수 있음 (렌즈의 분해능: 빛의 파장에 반비례)

    참고자료

    · 'Transmission Electron Microscopy' - David B. Williams * C.Barry Carter (74page)
    · ‘광학현미경의 원리 및 응용’ - 항공대 이창우 교수 PPT자료
    · 한국 과학 창의 재단
    · 스터디 블로그 http://blog.naver.com/chris2man/20152781052
    · 영남대 재료공학기초실험 전자현미경 수업자료
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. 주사전자현미경(SEM)의 원리 및 구조
      주사전자현미경(SEM)은 전자빔을 시료 표면에 주사하여 시료 표면의 정보를 얻는 장비입니다. SEM의 원리는 전자총에서 발생한 전자빔이 전자렌즈 시스템을 통해 시료 표면에 집속되고, 시료 표면과 전자빔의 상호작용으로 발생한 신호를 검출하여 영상을 만드는 것입니다. SEM의 주요 구성 요소로는 전자총, 전자렌즈, 주사 코일, 검출기 등이 있습니다. 전자총은 전자를 발생시키고 가속하는 역할을 하며, 전자렌즈는 전자빔을 시료 표면에 집속시킵니다. 주사 코일은 전자빔을 시료 표면에 주사하고, 검출기는 시료 표면과 전자빔의 상호작용으로 발생한 신호를 감지하여 영상을 만듭니다. SEM은 높은 분해능과 깊은 초점 심도로 인해 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다.
    • 2. SEM의 전자총 및 전자빔 생성
      SEM에서 전자빔은 전자총에서 발생합니다. 전자총은 주로 열전자 방출 방식과 전계 방출 방식으로 구분됩니다. 열전자 방출 방식은 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 방출시키는 방식이며, 전계 방출 방식은 강한 전기장을 가해 전자를 방출시키는 방식입니다. 전계 방출 방식은 열전자 방출 방식에 비해 전자빔의 밝기와 집속성이 우수하지만, 진공 유지가 더 엄격하게 요구됩니다. 전자빔은 전자총에서 발생한 후 전자렌즈 시스템을 통해 시료 표면에 집속됩니다. 전자렌즈는 전자기장을 이용하여 전자빔을 집속시키며, 이를 통해 시료 표면에 매우 작은 전자빔 크기를 얻을 수 있습니다. 전자빔의 크기와 에너지는 SEM의 분해능과 직접적인 관련이 있어, 이를 최적화하는 것이 중요합니다.
    • 3. SEM의 분해능 향상 방법
      SEM의 분해능을 향상시키기 위한 다양한 방법이 연구되고 있습니다. 첫째, 전자빔의 크기를 줄이는 것이 중요합니다. 이를 위해 전자총의 성능 향상, 전자렌즈 시스템의 최적화, 전자빔 조절 기술 등이 필요합니다. 둘째, 시료 표면과 전자빔의 상호작용을 최소화하는 것이 중요합니다. 이를 위해 시료 전처리 기술, 저전압 SEM 기술, 환경 SEM 기술 등이 활용됩니다. 셋째, 검출기 기술의 발전도 분해능 향상에 기여합니다. 고감도 검출기, 고속 스캔 기술, 다중 검출기 기술 등이 이에 해당합니다. 넷째, 데이터 처리 및 영상 처리 기술의 발전도 분해능 향상에 도움이 됩니다. 이미지 처리 알고리즘, 인공지능 기술 등이 활용될 수 있습니다. 이와 같이 SEM의 분해능을 향상시키기 위해서는 다양한 기술적 접근이 필요하며, 이를 통해 점점 더 작은 크기의 구조와 물질을 관찰할 수 있게 될 것입니다.
  • 자료후기

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      전자현미경의 구조와 작동 원리, 특징 및 장단점, 분해능 향상 방법 등을 체계적이고 상세하게 설명하고 있어 전자현미경에 대한 전반적인 이해를 높일 수 있습니다.
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