SEM(주사 전자 현미경)의 뜻
가늘게 집속한 전자선으로 시료 표면을 주사하고, 방출되는 2차 전자나 후방 산란 전자를 검출해 표면의 형상이나 조성 차이를 관찰하는 현미경.
일본어 명칭: SEM(走査電子顕微鏡)
‘SEM(주사 전자 현미경)’ 관련 연습 문제는 2개 분야에 4문제가 있습니다(재료 분석(SEM·TEM·XRD·XPS), 파괴 역학과 피로 등).
이 용어의 분야: 재료 분석(SEM·TEM·XRD·XPS)
SEM(주사 전자 현미경) 연습 문제에 도전
SEM의 2차 전자상과 후방 산란 전자상의 특징으로 옳은 것은 무엇인가?
- A2차 전자는 표면의 요철을, 후방 산란 전자는 원자 번호에 의한 조성의 차이를 잘 나타낸다
- B2차 전자상은 주로 원자 번호의 차이를, 후방 산란 전자상은 주로 표면의 요철을 나타낸다
- C2차 전자도 후방 산란 전자도 시료의 깊이 수 µm에서 똑같이 나오므로 상에 차이가 없다
정답과 해설 보기
정답: A. 2차 전자는 표면의 요철을, 후방 산란 전자는 원자 번호에 의한 조성의 차이를 잘 나타낸다
2차 전자는 에너지가 50 eV 이하인 낮은 전자로, 시료 표면에서 수 nm 정도의 깊이에서만 빠져나올 수 있습니다. 따라서 표면의 기울기와 요철, 모서리의 영향을 강하게 받아 입체감 있는 형상의 상이 됩니다. 후방 산란 전자는 입사 전자가 시료의 원자에 산란되어 되돌아온 것으로, 에너지가 높고 더 깊은 영역에서 나옵니다. 후방 산란 전자의 양은 원자 번호가 클수록 많으므로, 무거운 원소 부분이 밝게 찍히는 조성상이 얻어집니다. 2차 전자상이 원자 번호의 차이를, 후방 산란 전자상이 요철을 나타낸다는 설명은 둘의 역할이 반대이며, 탈출 깊이가 같다는 것도 틀립니다. 고장 분석에서는 두 상을 비교하여 이물이나 석출물을 찾습니다.
SEM이나 EPMA에서 특성 X선을 분석하는 EDS(에너지 분산형)와 WDS(파장 분산형)의 비교로 옳은 것은 무엇인가?
- A분광 결정을 사용하지 않는 만큼 EDS 쪽이 에너지 분해능이 높아 피크의 겹침을 분리하기 쉽다
- BWDS 쪽이 에너지 분해능이 높고, EDS는 많은 원소를 동시에 짧은 시간에 측정할 수 있다
- CWDS는 분광 결정을 움직이지 않고 1개의 검출기로 모든 원소를 동시에 측정하므로 EDS보다 측정이 빠르다
정답과 해설 보기
정답: B. WDS 쪽이 에너지 분해능이 높고, EDS는 많은 원소를 동시에 짧은 시간에 측정할 수 있다
EDS는 반도체 검출기로 X선의 에너지를 직접 측정하므로 모든 원소의 피크를 동시에 짧은 시간에 얻을 수 있고, SEM에 간편하게 장착할 수 있습니다. 다만 에너지 분해능이 약 130 eV 정도로, Si Kα와 W Mα, S Kα와 Mo Lα처럼 가까운 피크를 분리하기 어려운 단점이 있습니다. WDS는 분광 결정에서의 브래그 반사로 파장을 선택하므로 분해능이 약 10 eV 정도로 한 자릿수 높고, 미량 원소의 검출이나 정량의 정밀도도 우수하지만, 분광 결정의 각도를 원소마다 주사하므로 시간이 걸립니다. EDS 쪽이 분해능이 높다는 설명과 WDS 쪽이 빠르다는 설명은 둘의 특징을 뒤바꾼 것입니다.
해설 속의 ‘SEM(주사 전자 현미경)’
EDS는 반도체 검출기로 X선의 에너지를 직접 측정하므로 모든 원소의 피크를 동시에 짧은 시간에 얻을 수 있고, SEM에 간편하게 장착할 수 있습니다.
SEM이나 EPMA에서 특성 X선을 분석하는 EDS(에너지 분산형)와 WDS(파장 분산형)의 비교로 옳은 …깊이 수 µm의 평균 조성을 조사하는 것은 SEM의 EDS 등의 역할입니다.
XPS(X선 광전자 분광법)의 검출 깊이와 그것으로 얻을 수 있는 정보로 옳은 것은 무엇인가?
‘SEM(주사 전자 현미경)’ 관련 문제(4문제)
관련 용어
EDS(에너지 분산형 X선 분광법) 템퍼링(뜨임) XPS(X선 광전자 분광법) 브래그 법칙 셰러 식 소멸 규칙 SIMS(2차 이온 질량분석법) XRD(X선 회절)