현미경

 

 

육안으로 관측할 수 있는 것을 거시적이라고 하고

그보다 더 작아 볼수 없는 것을 미시적이라고 한다.

대부분의 재료에서 결정립들은 마이크로미터 단위이고 이는 굉장히 미시적인 영역이다.

따라서 이를 관측하려면 적당한 현미경을 이용하여야 한다. 

광학/전자/주사탐침 현미경들이 현미경 관찰법에서 주로 사용된다. 이 장비들은 미세구조를 관측하는데 도움을 준다.

이러한 상을 사진으로 남겨 저장하기도 하는데 이것을 현미경사진이라고 한다.

그럼 현미경 이용 기술 부터 알아보자.

 

1. 광학 현미경 관찰법

광학 현미경 관찰법은 말 그대로 광학 현미경을 사용하는 것인데, 가시광선에 불투명한 재료의 경우 오직 표면만이 관찰되므로 광학 현미경은 반사모드로 사용한다.

우선 관찰을 하기 위해서는 시편의 표면을 매끄럽게 해주어야하는데, 이는 연마지와 연마용 분말을 사용해 미세한 것까지 단계적으로 한뒤 얻을 수 있다. 이후 식각 이라고하는 적당한 화학 시약을 사용해 표면 처리를 한다. 부식액을 발라 부식시켜 관찰하는등의 방법으로 말이다. 식각액에 의해 다결정 시편에서 결정립마다 다른 특성을 보이게 된다. 또한 식각에 의해 결정립계를 따라 작은 홈이 형성된다. 이유는 결정립계의 반응성이 더 크기 때문이다.

 

2. 전자 현미경 관찰법

 

광학 현미경으로 볼 수 있는 최대 배율은 약 2000배 까지인데, 따라서 어떤 구조들은 광학 현미경으로는 관찰할 수가 없다. 이때 전자 현미경을 사용하게 된다. 전자현미경은 빛 대신 전자 빔을 사용해 관찰을 하게 되는데 이 전자들은 파동의 성질을 가져 파장은 속도에 반비례한다. 따라서 굉장히 짧은 파장의 빔을 쏘게 되면 고배율의 관찰을 하게 된다. 

 

전자 현미경은 투과 전자현미경과 주사전자현미경이 있게 되는데 말그대로 투과는 빛을 투과 시키고 주사는 빛을 주사시켜 반사된 빛을 관찰한다.

 

(1) 투과 전자 현미경 (TEM) 

 

투과 전자 현미경은 구멍을 뚫어 얇은 부분에 전자 빔을 투과시켜서 관찰한다. 투과된 전자 빔이 형광 스크린이나 사진필름 위에 투영되게 하여 관찰 가능하다.

 

(2) 주사 전자 현미경 (SEM)

 

관찰하고자 하는 시편을 전자 빔으로 주사하고 시편에서 반사된 전자빔을 수집하여 사진으로 나타낸다. 시편의 표면은 전기적으로 전도성이 있어야 한다.

 

3. 주사 탐침 현미경 관찰법

 

주사 탐침 현미경은 광학및 전자 현미경과 달리 빛이나 전자를 사용하지 않는다. 배율을 굉장히 끌어올려 나노미터 단위까지 관찰이 가능하다. 또 3차원으로 상이 형성된다. 또 SPM은 다양한(진공,액상상태)상태 등에서 사용이 가능하다.

이 현미경은 매우 날카로우며 시편 표면에 아주 작은 탐침을 이용한다. 그후 컴퓨터로 탐침을 이동시키며 컴퓨터에 그 상을 띄워볼 수 있다. 이러한 SPM은 원자나 분자 단위까지 관찰이 가능하다.