주사 전자현미경과 투과 전자현미경 차이

전자 현미경에는 크게 나누어 투과 전자현미경(Transmission Electron Microscope)과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)으로 구분할 수 있습니다. 글의 의미만 봐도 이게 무엇을 뜻하는지 알 수 있습니다.

일반적으로 컴퓨터 스캐너로 스캔을 할 때 표면이 스켄됩니다. 스캐너에 손바닥을 올려놓고 스캔을 하면 시커먼 손바닥 모양이 나옵니다.

투고는 말 그대로 전자가 시편을 투과해야 됩니다. 투과하기 때문에 내부구조 관찰에 좋기는 합니다. 하지만 실질적으로 손바닥을 올려놓고 전자 현미경으로 본다고 해서 손속에 있는 혈관이나 혈액, 세포 등을 볼 수 있는 것은 아닙니다. 손을 아주 얇게 썰어서 현미경 밑에다 놓고 관찰을 해야 볼 수 있습니다.

 

투과 전자현미경과 주사 전자현미경의 비교

1. 두 가지 전자 현미경의 구조상 차이는 광학현미경의 투과형과 반사형의 차이와 같다고 하겠으며 시료를 준비하는 작업 역시 광학현미경의 그것으로 투과 전자현미경과 주사전자현미경을 구분 지어도 크게 무리는 없을 것입니다.

투과 전자현미경에서는 고에너지를 갖는 전자선이 전자렌즈를 거쳐 시료를 통과하여 형광판에 상을 맺게 되므로 그 시료는 극히 얇아야 된다는 것을 전제조건으로 하고 시료의 밀도, 두께 등의 차이에 따른 명암(contrast)상을 얻을 수 있습니다. 또한 시료에 도달하는 전자선을 회절 시켜 회절상을 얻을 수 있으므로 원소 내부의 정보도 얻을 수 있습니다.

그러나 주사전자현미경은 상을 얻는 방법이 아주 달라 전자선이 시료면 위를 면상으로 주사(Scanning)할 때 시료에서 발생되는 여러 가지 신호중 그 발생 확률이 가장 많은 이차전자(Secondary Electron) 또는 반사 전자(Backsctron)를 신호원으로 CRT(Chthode Ray Tube)상에 시료와 동시에 주사시켜 한 면(Frame)을 화면을 만듭니다. 따라서 주사전자현미경에서는 주로 시료 표면의 정보를 얻을 수 있고 시료 크기 및 준비에 크게 제약을 받지 않습니다. 현재 이 두 종류의 전자현미경은 각기 다른 목적으로 발전되고 사용되어 왔으나 투과형 전자현미경의 주사형 전자현미경에 비해 그 구조상 복잡성과 운전이 쉽지 않은 점, 가격이 비싼 점 등 때문에 주사전자현미경이 보급률에서는 앞서가고 있습니다.

응용에 있어서 투과 전자현미경은 금속, 세라믹, 반도체, 고분자 합성채 등의 재료분야, 의학 등 생체시료 조직 관찰에 주로 사용되고 주사전자 현미경은 모든 분야에서 광학현미경의 영역을 커버하며 이에 분석장비를 추가하여 분석장비로써의 영역도 확보해 나가고 있습니다.

 

2. 주사전자현미경은 개발된 지 얼마 되지 않았으며 투과 전자현미경과는 다릅니다. 주사전자현미경은 전자가 표본을 통과하는 것이 아니라 초점이 잘 맞추어진 전가선 electron beam을 표본의 표면에 주사, 주사된 전자선이 표본의 한 점에 집중되면 일차 전자만 굴절되고 표면에서 발생된 이차전자는 검파기 detector에 의해 수집됩니다.

그 결과 생긴 신호들이 여러 점으로부터 모여들어 음극선관 cathode raytube에 상을 형성하게 합니다. 주사전자현미경의 특징은 초점이 높은 심도를 이용해서 비교적 큰 표본을 입체적으로 관찰할 수 있다는 것입니다.

전자 beam을 시료 위에 주사시켜서 시료로부터 튀어나온 2차 전자를 모아서 검출한 후 여러 가지 복잡한 기계장치를 거친 후 CRT에 영상화시키는 전자현미경입니다. 검출기는 scintillater이라고도 하는데 scintillater로 검출된 2차 전자는 광전 중배관으로 운반되어 여기서 신호가 증폭된 후 다시 video amplifier에서 영상신호 증폭을 거친 후 CRT에서 관찰하게 됩니다. 따라서 TEM은 얇은 시편(60mm 정도)을 beam이 투과하여 관찰하므로 2차적인 또는 단면적인 구조를 나타내지만 SEM은 시료 위를 주사된 상을 관찰하므로 3차원적인 입체상을 관찰할 수 있습니다. TEM이나 SEM은 각각의 camera system을 통하여 관찰하고 즉시 촬영을 할 수 있게 되었습니다.