[전자재료]SEM&XPS에 대하여

소개

주사전자현미경 및 XPS등 분석장비에 대한 세미나 자료입니다
Term project라 매우 방대한 내용을 담았습니다.
슬라이느 노트에는 책의 내용을 꽉채워 담았으므로 따로 이론을 찾을 필요가 없습니다
발표준비하는 분에게 좋은 자료가 될거라 생각합니다

목차

SEM
Introduction
OM vs SEM
Principle
Instrument
Electron gun
Electromagnetic lens
Sample preparation
Detector
Analysis
Resolution, Depth of field
Imaging mode
Example
EDS, WDS, EBIC, EBSD
XPS
Introduction
Principle
Instrument
X-ray source
Electron energy analyzers
Detector
Satelite lines
Sample preparation
Analysis
Elemental analysis,
Chemical state analysis
Quantitative analysis
Depth profile analysis

본문내용

SEM은 그 정의가 샘플표면의 고분해능의 이미지를 형성하는데, 빛보다 백스케터드 전자나 이차전자등을 사용하여 나타내는 현미경으로써, 그 특징은 다음과 같다. 첫째로 매우 높은 분해능을 가지고 있어서 고배율로 대상물을 관찰할 수 있다.분해능에 대해서는 뒷부분에 다시 설명하겠다. 그 분해능 값이 전자총의 종류에 따라 열 방사형은 약 5nm정도, 전계방사형의 경우는 약 1~2nm 정도에 달한다. 한편, SEM은 고배율뿐만 아니라 10~100배정도의 저 배율 관찰에도 사용할 수 있다. 고 배율에서는 가시영역이 좁지만 저 배율에서는 그 영역이 넓어져서 대상물 전체를 파악하는데 유용하기 때문에 한번에 많은 양의 샘플도 관찰 가능하다. SEM은 depth of field가 대단히 깊어서 높낮이가 큰 대상물을 관찰할 수 있다. Depth of field뒤에 나올 슬라이드에서 설명하겠지만 간단히 말하면 관찰 대상물의 확대 영상에서 초점이 맞는 깊이 범위를 말한다. 즉, 주사전자현미경에서의 depth of field는 수 밀리미터까지 깊어서 튀어나온 끝부분에서부터 구멍의 바닥까지 대상물 전체를 초점이 맞은 상태로 관찰할 수 있다. 또한, 상대적으로 TEM에 비해 시편을 준비하는 과정이 간편한 편이다. 한편, 광학현미경과는 달리 칼럼이나 샘플, 즉 관찰하는 시스템이 진공 하에서 이루어지므로 진공을 꼭 유지해야 하는 불편함이 있다. 마지막으로 SEM에 X-선 분광분석기(EDS 또는 WDS)를 장착할 경우 마이크로미터 크기의 미세한 부분에서의 성분분석을 겸할 수 있어서 대상물에 대한 영상정보 뿐만 아니라 화학정보도 얻을 수 있다.우선 SEM의 작동원리에 대해 알아보겠다. SEM은 그 구조가 오른쪽 그림에서 보는 바와 같이 크게 왼쪽의 광학계 본체와 모니터가 보이는 제어계등으로 이루어져 있다. 왼쪽의 기둥을 칼럼이라 부르며 그 안에 전자총과 전자기 렌즈가 들어 있고, 밑부분에 시편이 놓이게 되는 시편실이 있다. 그 내부구조는 왼쪽에 그림으로 나타낸 것처럼 칼럼 맨 위쪽에 전자총이 있고, 그 아래 컨덴서 렌즈와 대물렌즈가 있으며 대물렌즈 내부에 편향 코일이 들어 있다. 전자총에서 만드는 전자파는 전자총을 나서면서 전자빔을 형성하고 이 전자빔은 여러 개의 렌즈를 통과하면서 집속되어 매우 작은 프로브가 되며 그 프로브는 대물렌즈 내의 편향코일에 의하여 수렴되어 시편표면의 일정 면 부위에 주사된다. 프로브가 시편을 쪼이면 시편 표면에서는 표면의 높낮이 정보를 갖는 미세한 전자신호를 내보내게 되고 이 신호를 검출기로 검출하고 증폭하여 모니터상에 signal로 주사하면 표면의 높낮이를 나타내는 영상이 만들어지게 된다. 모니터의 크기는 일정하지만 주사하는 시편 표면상의 면적은 매우 작으므로 높은 배율의 영상이 형성되는 것이다. SEM을 구성하는 장치중 우선 전자총에 대해 알아보겠다. 전자총은 광원으로 쓰이는 전자를 만들고 가속시키는 역할을 한다. 전자총에서 전자파를 만들려면 일단 고체 물질 내에 들어 있는 많은 수의 전자를 공중으로 띄워 내야 하는데,

참고자료

· 없음