헬륨이온 현미경

전문가 제언

고분자재료에 한정하지 않고 재료연구를 수행하는데 있어서는, 미세구조를 가시화 시키는 것이 매우 중요하다. 지금까지 표면 미세형상을 관찰하는 방법으로서는, 주로 주사형전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)이 사용되어 왔다. 요즈음은, 원자간력현미경(AFM: Atomic Force Microscope)에 의한 관찰도 왕성하게 수행되고 있다.

 

그러나 SEM에 의한 관찰에서는 분해능(resolution)이 나노 스케일의 형상관찰에는 불충분하고, 절연체를 관찰할 때는 방전을 방지하기 위해서 코팅하는 등의 한계가 있다. 또한 AFM에 의한 관찰에 있어서는 요철이 상당히 심한 시료는 관찰하기 어렵고, 표면의 미세구조가 탐침선단(Probe tip)의 크기와 같은 정도나 그 이하의 경우에는, 측정 상에 탐침선단의 형상이 나타나는 효과가 있으며, 정확히 형상을 측정할 수 없는 등의 문제가 있다.

 

투과형전자현미경(TEM: Transmission Electron Microscope)에 의한 관찰에서는, 분해능은 충분하지만 전자선(Electron beam)을 투과시키기 위해서 충분히 얇게 가공할 필요가 있으며, 표면형상을 그대로 관찰할 수 없다. 이와 같은 문제를 해결하는 획기적인 현미경이 요즈음 개발되어 시판되고 있다. 여기서는 새로운 헬륨이온 현미경을 소개하고, 관찰하는 예를 나타낸다.

 

주사형헬륨이온현미경(SHIM: Scanning Helium Ion Microscope)은 SEM과 같이 유사한 장치이지만, 전자선 대신에 헬륨이온 빔(He+ beam)을 시료표면위에서 주사한다. SHIM은 2차전자(SE: Secondary Electron)와 러더퍼드후방산란이온(RBI: Rutherford Back-scattering Ion) 검출기를 가지고 있으며, 동시에 영상화할 수 있다. 또한, SHIM은 고전압인가와 게다가 저온에서 보존된 금속첨단에 형성된 3개 원자단(Trimer) 중에서 1개의 원자로부터 이온화에 의하여 방출되는 헬륨이온 빔을 광학계에서 집속？주사한다.

 

헬륨이온 빔은 전자선에 비하여 작은 드브로이 파장(de Broglie wave)을 가지는 것으로 회절차수(Diffraction order)가 작아지며, 광원이 거의 단일원자이기 때문에 휘도가 높고 에너지 분산이 낮다. 그리고 2차전자 방출율이 높고, 후방산란이온에 의한 2차전자 방출율이 비교적 낮은 것으로, 2차전자 영상화에 의하여 서브나노 스케일의 공간분해능(0.35 nm)이 얻어진다.

 

 

저자

Keiko Onishi

자료유형

연구단신

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

62(11)

잡지명

高分子

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

681~682

분석자

정*진

분석물

• 헬륨이온 현미경.pdf [250,779 byte]

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