Electron microscope 전자 현미경

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전자 현미경은 우리가 일반적으로 알고 있는 광학 현미경(optical microscope)과 달리 광원으로 전자빔(electron beam)을 사용한다. 이때 빠른 속도로 움직이는 전자는 가시광선보다 짧은 파장을 가져 가시화 영역이 기존의 가시광선 기반 광학 현미경보다 넓다. 따라서 분해능이 매우 높아져 고배율로 관찰하는 것이 가능해진다는 장점이 있으나 전자빔을 이용하기 때문에 빔이 지나가는 경로를 고진공으로 유지해줘야 하며 이는 곧 장비의 가격을 증가시킨다는 단점이 있다. 진공이 아니라면 전자빔이 공기와 충돌하여 에너지가 소실되거나 굴절이 발생하여 제대로 된 측정이 어려워지기 때문이다.

 

그리고 전자 투사 현미경을 사용할 때 발생하는 전자빔의 에너지는 관찰 대상의 온도를 국소적으로 증가시켜 재료의 구조 및 성질 변화를 야기시키기 때문에 표본을 손상시킬 수 있다. 즉, 매우 강력한 에너지를 가진 전자빔을 조사하기 때문에 장시간 전자빔에 노출될 경우 표본에 손상을 줄 수 있다.

 

또, TEM은 미소탐침을 이용하여 시편의 극히 일부분만을 관찰한다. 그렇기 때문에 일부만을 관찰한 채 해당 값을 표본 전체에 대한 값이라고 생각할 경우 ‘일반화의 오류’를 범할 수 있다. 통계학적으로 말하자면 매우 작은 표본 집단(불충분한 관찰)으로부터 모집단의 특성을 유추한다고 할 수 있다.

 

그리고 렌즈도 유리로 만들어진 광학 렌즈 대신 전기장이나 자기장에 의하여 전자를 집속 또는 발산시킬 수 있는 전자렌즈(electron lens)가 사용된다. 따라서 광학 렌즈는 빛이 렌즈를 통과해 굴절하므로 실제 시편의 모습과 다른 ‘도립상’이 나타난다. 하지만, 전자 현미경은 전자기장 코일에 의해 굴절을 만들어 실제 시편과의 위상차가 도립(180도)될 수도 있고 아예 다른 위상차를 가질 수 있다. 예를 들어 코일이 만드는 자기장 안에서 전자는 자기장을 따라 회전하므로 자기장을 이용한 전자렌즈에서는 축에 대하여 상이 회전해버린다. 그렇기 때문에 전자현미경을 사용할 때는 이러한 점들을 유념하며 사용해야 한다.