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전자현미경과 광학현미경의 차이와 주사전자현미경, 투과전자현미경

키스 키스세븐 2015. 4. 1. 17:00
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[전자현미경과 광학현미경의 차이와 주사전자현미경, 투과전자현미경] 



전자현미경과 광학현미경을 비교하다  

광학현미경과 전자현미경의 차이는 빛을 이용하느냐, 전자빔을 이용하느냐로 볼 수 있습니다. 
광학현미경은 빛의 투과와 반사를 통해서 직접 눈으로 확인 가능하지만 전자현미경은 전자의 투과와 산란을 감지하여 전자기기로 보게 됩니다. 
그러므로 광학현미경은 피사체를 거친 빛이 직접 눈에 들어오는 것이지만 전자현미경은 전자의 분포가 해석된 시각정보를 모니터를 통해서 보는 것이라고 할 수 있겠습니다. 



처음의 아이디어는 자기장에 의해 전자빔을 모우는 렌즈작용을 할 수 있다는 것에서 출발하였습니다. 빛을 이용한 광학현미경이 유리렌즈를 통해 빛을 모우는 것에 해당하는 원리입니다. 
빛보다 전자빔이 훨씬 정밀해서 광학현미경의 경우 2000배까지 확대가 가능한 반면 전자현미경은 10만 배~20만 배도 확대가 가능합니다. 고전압에 의해 충분히 가속화된 전자의 파장은 빛보다 10만분의 1에 가깝습니다. 이것은 10만 배의 확대된 해상도를 얻을 수 있다는 얘기입니다. 
이로써 전자현미경은 바이러스와 미생물까지도 볼 수 있는 단계에 이르렀습니다


(전자현미경으로 본 박테리아)


오랜 역사를 지닌 광학현미경에 비해 전자현미경은 1930년대에 개발되어 아직도 진보 중입니다. 초기에는 400배 정도의 확대만 가능했는데, 1930년대 말에는 1만 배까지 배율이 높아져 실용화에 들어가게 되었습니다. 금속, 의학, 생명공학, 화학 등의 학문에 전자현미경은 반드시 필요한 장치로 자리 잡으면서 최근에는 전자현미경전문가라는 민간자격증까지 생겨났습니다. 






전자현미경의 원리와 종류, 차이는 무엇?  

전자현미경의 원리는 빛 대신 빛보다 파장이 짧은 전자, 즉 빔을 쏘아서 대상의 데이터를 얻는 것입니다. 세밀한 조각을 할 때 긴 칼을 쓰지 않고 짧은 칼을 쓰는 것과 같습니다.  
전자는 공기 중에서 제대로 고속으로 직진할 수 없기 때문에 진공상태에서 전자빔을 쏘게 됩니다. 하늘이 파랗게 보이는 이유도 파란색이 다른 색보다 파장이 짧아서 공기 중의 입자들과 많이 반사되며 산란되기 때문입니다. 


(출처: flickr.com / 전자현미경의 모습)


전자현미경은 전자의 반사와 산란을 이용하기 때문에 보는 방법도 다릅니다.  
광학현미경이 렌즈를 통해서 빛을 바로 볼 수 있는 반면, 전자현미경은 전자가 산란된 정도의 정보를 마치 복사기처럼 수집합니다. 그리고 이 정보는 모니터를 통해서 재해석하여 볼 수 있습니다.  이제는 LED형 TV가 주류이지만 예전에 주류를 이루었던 브라운관형 TV는 TV 뒤쪽에서 주사선을 쏴서 유리표면에 생긴 영상을 보는 방법이었는데, 전자현미경도 피사체를 통과하거나 반사, 산란된 전자들을 카메라형광막이 감지하여 모니터로 보여주는 것입니다. 

전자현미경은 방식에 따라 주사형전자현미경, 투과형전자현미경, 반사형주사현미경이 있습니다. 
최초의 상업용 전자현미경은 투과전자현미경이었는데, 투과전자현미경은 사물을 투과하여 지나온 정보를 얻는 것이기 때문에 격자구조 등을 판단하기에는 좋으나 표면의 모양을 관찰하기는 어려웠습니다. 그래서 나온 것이 주사전자현미경입니다. 주사전자현미경은 1960년대에 처음으로 실용화가 되었습니다. 반사형 전자현미경도 피사체의 표면에서 반사된 전자를 이용해 형태를 표현하는 것입니다. 
이 이외에도 시료 가열법을 통하여 물체 자체에서 발산되는 전자를 관찰하는 방법도 있습니다. 
[저작권법 표시] 이 글의 원본: 키스세븐(www.kiss7.kr)
투과전자현미경은 TEM, 주사전자현미경은 SEM, 반사전자현미경은 REM, 투사주사전자현미경은 STEM으로 불리며 가장 많이 사용됩니다. 

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