시차 주사현미경(Scanning Electronic Microscope, SEM)

소개

시차 주사현미경(Scanning Electronic Microscope, SEM)

목차

1. 개요
2. 주사전자현미경(SEM)의 개발 역사
3. 주사전자현미경(SEM)의 구성
4. SEM의 분해능(resolution)

본문내용

시차 주사현미경(Scanning Electronic Microscope, SEM)
1. 개요
전자현미경은 거의 빛의 속도로 이동하는 전자의 파동성을 이용한 전자가속기로서 전자빔을 전자기렌즈를 이용하여 촛점을 형성한다. 가속전압은 대개 60-100 keV이고 illumination source로서는 텅스텐으로 만든 filament를 사용하는데, 이를 전자총 (electron gun)이라고 부른다. 전자총에 고전압이 걸리면 filament가 2700 K 까지 온도가 올라가서 filament의 끝부분에서 열전자(thermal electron)를 방출하게 된다. 이 방출된 열전자 혹은 전계전자(Field-emitted electron)들은 집광렌즈(condenser lens)에 의해서 모아지고 대물렌즈(objective lens)에 의해서 시편의 표면에 초점이 형성된 다음 주사 시스템(scanning system)의 electromagnetic deflection coil에 의해서 시표의 표면을 훑게(scan) 된다. 입사빔이 시편에 충돌하면 시편에서는 2차 전자(secondary electron)들이 방출되는데, 이 2차 전자들이 닿으면 빛을 방출하는 scintillation counter에 모아지고 이 빛의 신호들이 photomultiplier에 의해 증폭된 다음 확대된 영상을 스크린 혹은 CRT에 보여주게 된다.
렌즈 시스템과 시편은 세로로 된 원통형의 column 속에 위치하게 되고 내부는 진공에 가깝게 유지된다. 진공을 유지시키는 이유는 전자들이 filament 에서 나와 시편에 이를 때 까지 공기 중의 분자들과 충돌하여 진로를 잃는 것을 방지하기 위해서 이다. 전자들이 10-4 torr정도의 진공에서는 mean free path가 약 125cm에 불과하기 때문에 약 10-7 torr이상의 고진공이 필요하다.
SEM에서는 가속된 전자비임이 Au 혹은 Au-Pd합금으로 coating된 시편에 반사되거나 (backscattered)혹은 가속된 전자비임에 의하여 방출된 전자(secondary electrons)에 의하여 시편의 표면 영상을 확대하여 보여준다. 이러한 과정은 좁고 강한 전자비임으로 아주 작은 illumination spot (2A & 200A diameter)을 시편에 형성하고 이 spot이 옆으로 이동하면서 시편표면에 spot의 직경과 같은 크기의 아주 좁은 띠를 형성하면서 훑으면서 secondary electron이나 back scattered electron의 signal을 발생시킨 뒤, probe spot이 원래 출발위치보다 위나 아래쪽으로 spot의 직경만큼 재빨리 이동한 다음, 다시 띠 형태의 시편영역을 훑으면서 신호를 발생시키는 과정을 반복하여 전체 영상을 형성한다. 이러한 line pattern을 raster라고 하는데 마치 TV의 작동원리와 비슷하다.

참고자료

· 없음