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전자현미경이 나온 배경을 소개하면서 전자현미경의 종류와 원자현미경에 대해 서고해고 있는 글 입니다. AFMoperationcondition[2]

광학현미경은 가시광선을 사용하여 상을 형성하기 때문에 1000배정도의 배율과 0.2 micrometers 정도의 분해능의 한계이다. 1930년대 초기에 이미 광학현미경은 이러한 한계에 직면하였다. 한편 10,000배 이상의 배율이 필요한 유기물 세포의 내부구조(핵,미토콘드리아등) 를 연구하고자 하는 과학적 필요가 전자현미경을 탄생시키게끔 되었다. 1931년에 독일 과학자 Max Knoll 과 Ernst Ruska가 광학현미경과 같은 형태의 현미경에서 가시광선대신에 전자비임을 사용한 첫번째 투과전자현미경(TEM)을 사용한 것이 효시이다. 주사전자현미경(SEM)은 전자비임을 시료의 표면 한점에 촛점을 맞추어 보고자 하는 시료영역에 걸쳐 `scan` 을 하여야 하기때문에 전자회로기술의 발전이 늦어 1942년에 시도되었으며 1965년에야 첫번째 상업용 기기가 시판되었다.

(2)전자 현미경의 원리

전자현미경은 전자렌즈 자계로서 제1집속렌즈(condenser lens), 제2집속렌즈, 대물렌즈 (objective lens) 3단 렌즈로 되어 있고 시료는 대물렌즈 외부에 놓이도록 구성되어 있다. 전자총에서 전자빔을 발생시켜 시료표면에 주사하여 시편 표면에서 방출되는 여러 가지 에너지 신호를 검출기로 받아서 화상분석 및 화학적 성분분석을 하고, 미세한 크기의 물질 표면을 관찰하여 특성을 확인 할 수 있다. 일반적으로 3.5nm 정도의 분해능과 2.5nm의 분해능을 갖는 고급 전자현미경도 있다. 전자현미경은 시료의 관찰영상 이 3차원적으로 입체감이 있으므로 파단면 요철 부위 등을 관찰하는데 적합하고 고배율에서 시료 중에 형성된 개재물이나 불순물을 분석할 수 있고 분석시 시편의 손상이 없는 비파괴적인 분석 방법이다

2.전자 현미경의 종류

(1)투과전자 현미경 (transmission electron microscope, TEM )

투과전자현미경 (transmission electron microscope)은 광학현미경과 그 원리가 비슷하다. 전자현미경에서의 광원은 높은 진공 상태(1x10-4 이상)에서 고속으로 가속되는 자선이다. 전자선이 표본을 투과하여 일련의 전기자기장 electromagnetic field 또는 정전기장 electrostatic field을 거쳐 형광판이나 사진필름에 초점을 맞추어 투사된다. 이 전자의 파장은 가속전압에 따라 다르며 흔히 사용되는 전압(100 KV)에서의 전자파장은 0.004nm이다. 광학렌즈 대신 사용되는 자기장 magnetic field은 불완전하며 개구수 numerical aperture가 없다. 따라서 전자현미경의 이론적 분해능(해상력)은 약 0.001nm이나 생물학적 표본에서 사용되는 분해능은 약 0.2nm(side entry), 0.14nm(top entry)이다.

최근에 고전압(500~1,000KV)을 사용하는 투과전자현미경이 개발되어 비교적 두꺼운 조직표본도 투과할 수 있게 됨으로써 관찰이 가능해 졌으나 아직은 크게 활용되지 않고 있다.

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