문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 현미경 (문단 편집) ==== 투과 전자 현미경(TEM) ==== 투과 전자 현미경은 1931년 독일의 [[https://en.wikipedia.org/wiki/Max_Knoll|Max Knoll]]과 [[https://en.wikipedia.org/wiki/Ernst_Ruska|Ernst Ruska]]에 의해 최초로 개발되었다. 최초의 투과 전자 현미경은 17배 정도로 확대할 수 있을 정도의 분해능을 보였으나, 현재는 개별 원자를 직접 볼 수 있는 50pm 수준에까지 이르렀다.[* 미국의 TEAM project, 2009년] 투과전자현미경은 전통적으로 시료에 수평한 전자빔을 조사하고 시료의 각 부분에 다다른 전자들의 산란차를 이용하여 영상에 활용하는 장치이나, 현대는 전자들을 한 점으로 집속시킨 주사형 투과 전자현미경을 많이 사용하는 추세이다. 일반적으로 투과 전자 현미경에 주사형 투과 전자 현미경 기술을 포함하여 사용한다. 투과 전자 현미경은 기본적으로 광학 현미경과 같은 구조를 갖는다. 광학 현미경의 빛과 유리렌즈의 역할을, 전자와 구리코일을 감아서 만든 전자기 렌즈로 대체하면 그 기본 구조가 같다고 볼 수 있다. 대신 빛과는 달리 전자빔이 시료에 까지 도달하기 위해서는 높은 수준의 진공이 필요하며, 실제 진공장치 성능의 비중이 크다. 전자를 사용하는 이유는 가속을 통해 빛보다 짧은 파장을 가진 전자기파를 얻을 수 있기 때문이다. 분해능은 전자기파의 파장에 비례하고 굴절율과 렌즈와 시료간 각도의 sin 함수에 반비례한다. 분해능을 향상시키는데 굴절율과 시료와 렌즈간 각도 조절은 한계가 있는 데 반하여, 전자기파의 파장을 줄이는 것은 보다 용이하다.[* 시료과 렌즈간 각도는, 쉽게 말하자면 더 잘 보기 위해서는 더 가까이 다가가야 하는데, 이 경우 눈과 보는 지점 간의 각도는 더 커지게 된다.] 전자는 드브로이의 [[물질파]]의 특성을 가장 잘 보여주는 입자이다. 전자는 질량이 있으므로 가속을 통해 쉽게 파장을 줄일 수 있다. (p=mv=h/λ) 텡스텐과 같은 일함수가 낮은 물질에서 비교적 쉽게 전자를 뽑아낼 수 있으며, 양극판을 이용하여 전자들을 가속시킬 수가 있다. 현대 재료 연구에 가장 많이 쓰이는 200KeV의 에너지를 갖는 전자는 비상대론적 파장이 2.73pm로 가시광선 중 가장 짧은 보라색 (λ=410nm)보다 15만 배 정도 짧다. (2.73pm*15만=~410nm) 그러나, 실제 투과 전자 현미경은 광학 현미경에 비해서 15만 배가 아닌 약 1000배가 좋은 0.2nm 정도의 분해능을 갖는다. 그 이유는 광학렌즈에 비해서 전자기렌즈의 수차 제어 성능이 뒤떨어지기 때문이다. 이상적인 상황에서는 하나의 점에서 출발한 전자들은 렌즈를 지나서 다시 한 점으로 모인다. 즉 한 점에서 출발한 전자들 중 렌즈의 가장자리를 지나는 것들은 보다 많이 굴절되고, 렌즈 중심을 지나는 것들은 적게 굴절된다. 기하학적으로 한점에서 출발한 전자들은 렌즈를 지나서 다시 한 점으로 수렴한다. 그러나 현실은 전자기렌즈의 가장자리를 지나는 전자는 렌즈에 보다 가까운 쪽에 렌즈 중심 근처를 지나는 전자들은 보다 멀리 수렴하게 되며, 실제 한 점은 렌즈 탓에 원반이 된다. 이를 구면수차라고 부른다. 구면수차 보정 방법은 수학적으로는 이미 해결된 것이었으며, 허블 망원경처럼 광학계에서 먼저 사용되어 왔다. 수차보정기를 장착한 투과 전자 현미경을 수차보정 투과 전자현미경으로 부른다. 주사형 투과 전자 현미경의 분해능을 높이기 위해서는 집속렌즈의 성능을 높일 필요가 있으므로 집속렌즈 쪽에, 수평한 전자빔을 이용하는 투과 전자 현미경 영상을 구현을 위해서는 시료에 의해 산란된 전자들을 모으는 대물렌즈의 성능을 높이기 위해 대물렌즈 쪽에 수차보정기를 부착한다. 수차보정기의 등장은 특히 ~0.2nm의 수준의 주사형투과전자현미경 분해능을 0.1nm로, 약 절반 정도 향상시켰다. (현재는 0.065nm 정도) 그러나 이러한 차이는 원자를 명확히 볼 수 있느냐 없느냐의 문제로 분해능 향상의 차원의 효과 정도가 아니다. 일반적으로 알려진 투과 전자 현미경 고분해능 영상(High Resolution Electron Microscopy image)은 실제 원자의 영상들이 아니다. 이들은 원자들의 규칙적인 배열 때문에 전자빔이 분화되고, 시료를 빠져 나오면서 서로 간섭하여 만들어진 간접상이다. 실제 원자의 영상은 ''''주사형 투과 전자 현미경(STEM)''''에 의해 가능하며, 수차보정기에 의해 2배 정도로 향상된 분해능은 원자를 관찰할 수 있는 현미경과 아닌 현미경을 가르는 중요한 의미를 가진 수치이다. 빛과는 달리 전자는 시료를 투과할 수 있는 능력이 적어, 투과전자현미경 관찰을 위해서는 시료를 매우 얇게 썰어내야 한다. 일반적으로 원자영상관찰을 위해서는 20nm 정도의 두께가 필요하다. 주요 제조 회사로는 JEOL (일본), [[히타치 제작소|Hitachi]] (일본), FEI (Thermo Fisher[* [[https://youtu.be/9DnnxvS6BBQ|영상]]] Scientific 산하 / 미국) 등이 있다. 최근 사용하는 TEM은 수십억대를 호가하는 상당히 고가의 장비이다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기